Il sistema costruttivo XLAM

Università degli Studi di Cagliari
Corso di Laurea in Scienze dell’Architettura
A.A. 2014/2015
Il sistema costruttivo
XLAM
Studente
Roberto Porru
Relatore
Prof. Ing. Emanuele Mura
“Nulla al mondo può prendere il posto
della perseveranza.
Non il talento, nulla è più comune
di uomini di talento falliti.
Non il genio, il genio incompreso è ormai
un luogo comune.
Non l’istruzione, il mondo è pieno
di derelitti istruiti.
Solo la perseveranza e la determinazione
sono onnipotenti.”
-Calvin Coolidge-
Indice
1. Introduzione
8
1.1 Prefabbricazione
1.2 Legno lamellare
1.3 Legno lamellare a strati incrociati
8
9
10
2. Analisi del materiale
11
2.1 Descrizione delle caratteristiche
strutturali
2.2 Comportamento della piastra
2.3 Comportamento della parete
2.4 Comportamento in caso
di incendio
2.5 Comportamento in caso di sisma
2.6 Caratteristiche energetiche
2.7 Isolamento acustico
2.8 Durabilità del materiale
3. Produzione
3.1 Scelta del materiale
3.2 Preparazione delle tavole
3.3 Essicazione
3.4 Piallazione
3.5 Incollaggio delle lamelle
11
11
12
13
14
16
18
19
21
21
22
22
23
23
4. Classificazione
24
5. Cantiere
26
4.1 DImensionamento
4.2 Aspetto estetico
5.1 Area di stoccaggio
5.2 Ordinativo e trasporto
24
25
27
27
5.3 Realizzazione ponteggi
28
9. Vantaggi e svantaggi
74
6. Messa in opera
30
10. Conclusioni
76
11. Curriculum
78
6.1 Fondazioni e strutture di base
6.2 Tirafondi e dime di attesa
6.3 Travi radice di tracciatura
6.4 Pannellatura portante verticale
6.5 Elementi secondari: travi e pilastri
6.6 Solai e strutture orizzontali
6.7 Piani successivi
6.8 Coperture
30
31
32
33
34
34
35
35
7. Normativa italiana
37
8. Progetti XLAM in Europa
43
7.1 DPR 380/2001
7.2 Norme Tecniche sulle Costruzioni
7.3 Eurocode 5 e Istruzioni CNR DT/206
7.4 Altezza massima edifici in legno
8.1 Complesso Murray Grove
8.2 Complesso e-3
8.3 Casa Montarina
8.4 Casa unifamiliare
8.5 Centro Polifunzionale Sociale
8.6 Social Main Street
8.7 Complesso via Cenni
8.8 Ecoscuola “Adriano Olivetti”
8.9 Complesso ex-Longinotti
8.10 Asilo “La Velocca”
37
37
41
42
44
47
49
51
54
56
60
62
66
71
11.1 Complesso residenziale nel parco
Molentargius a Cagliari
11.2 Mercato rionale nell’area di Santa
Chiara a Cagliari
11.3 Centro Studi AfterSchool a Istanbul
11.4 Faro commemorativo della
tragedia nell’Isola del Giglio
12. Bibliografia
78
80
82
84
1. Introduzione
zate da una messa in opero a secco, quindi senza utilizzo di malte o altri composti,
ma il loro assemblaggio avviene mediante incastri e giunti.
Nel corso degli ultimi decenni il settore
dell’edilizia è in continua evoluzione nella
ricerca di prestazioni energetiche e sostenibili che possano corrispondere ai fabbisogni moderni. Questa ricerca ha portato
al perfezionamento dell’utilizzo di diversi
materiali e sistemi costruttivi.
Uno dei materiali che è stato oggetto di
studio e perfezionamento nelle tecniche
di applicazione è il legno, che ha cambiato la sua configurazione sia dal punto di
vista prestazionale che da quello compositivo, passando da elemento puntuale a
elemento lineare. Questa nuova tecnologia è il legno lamellare, che ha migliorato le sue prestazioni sia energetiche che
meccaniche.
1.1Prefabbricazione
Uno dei concetti che ha preso piede durante questo ultimo periodo di ricerca di
nuove tecnologie e soluzioni è quello della prefabbricazione.
Con prefabbricato si intende un elemento o componente edilizio realizzato fuori opera. Per alcune delle tecnologie più
recenti, quale acciaio, legno o materiali
sintetici, la prefabbricazione è una caretteristica necessaria, poiché la fabbricazione dei vari elementi non può avvenire in
loco, ma ha derivazione industiale.
Questo tipo di tecnologie sono caratteriz8
1.2
1.2 Esempio dell’applicazione della tecnica di Giuseppe del
Rosso
1.1 Schema del concetto di prefabbricazione
1.3 Pannello XLAM da 3 e 5 strati
Legno lamellare
La nascita del legno lamellare è riconducibile all’esigenza di superare due limiti
del legno: quello dimensionale e quello
legato alla curvatura.
Da un solo tronco di albero è infatti impossibile ottenere elementi di sezione e lunghezza che permettano il superamento di
luci libere superiori ai 20-30 metri, ed inoltre, il comportamento tipico dei fusti non
permette di ottenere travi con curvatura
e sezione sufficiente.
A questo problema lavorò anche Leonardo da Vinci. Fu lui infatti a intuire la possibilità di sfruttare la resistenza per scorrimento delle lamelle di legno opportunamente
sagomate per ottenere luci importanti e
curvature ad arco.
Alla fine del 1700 Giuseppe del Rosso introdusse la soluzione per un arco in legno,
in cui si prevedeva la sovrapposizione di
strati di legno posti di piatto e fasciati con
cinghie metalliche che impedivano lo
scorrimento delle lamelle.
Nell’Ottocento ci furono numerose teorie
a riguardo, le più importanti attribuibili a
Delorme, Emy, Migneron e Wiebeking.
Nel 1905 Otto Hetzer, un carpentiere svizzero adottò come soluzione per la co9
2. Analisi del Materiale
struzione di un arco, quella della sovrapposizione di più strati, posti di piatto, che
fossero tenuti insieme da un collante a
base di caseina. Ed è a questa intuizione
che dobbiamo la nascita del lamellare
moderno.
1.3
Legno lamellare a strati incrociati
I pannelli XLAM nascono in Germania nella seconda metà degli anni ’90, in Europa
hanno avuto un lento processo di diffusione, ma a partire dall’inizio del nuovo millennio a questa parte sono una delle tecniche più conosciute e apprezate.
La grande rivoluzione sta nel cambiamento di concezione dell’elemento strutturale
in legno, che passa da lineare e unidirezionale a bidirezionale, utilizzabile sia come
solaio che come parete.
Questa tecnologia è caratterizzata da dei
pannelli di legno massiccio che vengono
sovrapposti e incollati l’uno sopra l’altro,
con un’orientazione tale che ogni singolo strato presenti la fibratura ruotata di 90°
rispetto ai due adiacenti. L’incrocio degli
strati ha come diretta conseguenza il superamento di uno dei problemi proncipali
del materiale legno, cioè l’ anisotropia.
Il numero degli strati sovrapposti varia partendo da un numero minimo di tre.
I legni principalmente utilizzati sono quelli
di conifere, in modo particolare l’Abete
rosso.
Legno
lamellare
eterogeneo
Legno
massello
Modulo elastico
parallelo
116.000
N/cm2
116.000
N/cm2
105.000
N/cm2
Modulo elastico
perpendicolare
3.900
N/cm2
3.200
N/cm2
3.500
N/cm2
Modulo di taglio
7.200
N/cm2
5.900
N/cm2
6.600
N/cm2
Flessione
240
N/cm2
240
N/cm2
230
N/cm2
Resistenza di calcolo a
trazione parallela alle
fibre
165
N/cm2
140
N/cm2
14 0
N/cm2
Resistenza di calcolo a
trazione perpendicolare
alle fibre
4
N/cm2
3,5
N/cm2
4
N/cm2
Resistenza di calcolo a
compressione parallela
alle fibre
240
N/cm2
210
N/cm2
200
N/cm2
Resistenza di calcolo a
compressione perpendicolare alle fibre
27
N/cm2
24
N/cm2
25
N/cm2
Resistenza di calcolo a
taglio parallelo alle fibre
27
N/cm2
22
N/cm2
25
N/cm2
2.1 Tabella di riferimento caratteristiche meccaniche del legno
a seconda della tecnologia (l’essenza presa in esame è l’abete rosso)
1.4 Schema montaggio pannello a strati incrociati
10
Legno
lamellare
omogeneo
2.1 Descrizione delle caratteristiche
strutturali
Le caratteristiche strutturali del pannello
XLAM dipendono principalmente dalla
stratigrafia dell’elemento, infatti esso dipende dal comportamento strutturale del
legno delle singole tavole che lo compongano.
Tali strati sono considerati unidirezionali, in
funzione della direzione della fibratura.
Grazie al collegamento rigido tra i singoli
strati si ha un’amplificazione delle prestazioni naturali del materiale.
Il comportamento del pannello soggetto
a flessione può essere descritto come lo
studio delle tensioni sui singoli strati in funzione delle rispettive caratteristiche meccaniche, anche in funzione del ruolo degli
strati orientati trasversalmente rispetto alla
direzione considerata, che garantiscono
un collegamento rigido tra i pannelli.
2.2
Comportamento della piastra
Nella maggioranza dei casi, nell’edilizia
abitativa multipiano in legno, il rapporto
tra le due dimensioni della lastra solaio ha
un valore compreso tra 1 e 1,7.
La presenza delle pareti che si trovano al
di sopra e al di sotto della piastra nei piani
intermedi influenza il tipo di vincolo e quindi il comportamento flessionale che gene11
ra due piani di flessione tra loro ortogonali.
La lastra ha quindi un comportamento a
piastra.
Se dividiamo la piastra in strisce orizzontali
e verticali, la flessione della piastra, considerando le condizioni geometriche della
stessa, è costituita da due momenti flettenti che variano a seconda della coppia
di strisce.
La deformazione flessionale della piastra
determina che le tensioni tra loro ortogonali si influenzino a vicenda, non modificando la distribuzione ma solo il loro valore.
I momenti flettenti, e quindi lo stato torsionale, avranno valore differente in ogni
punto in funzione dei seguenti parametri:
• forma geometrica della piastra e situazione a contorno;
• tipo di carico applicato e andamento
del diagramma di carico;
• vincolo della piastra lungo i bordi.
Casi complessi dal punto di vista delle
condizioni al contorno vanno analizzati in
maniera accurata, così da valutare il quadro completo sul comportamento della
piastra soggetta a carico.
Le solette XLAM richiedono in media uno
spessore compreso tra 1/35 ed 1/40 della
luce che determina la flessione massima
della soletta.
2.3
Comportamento della parete
Quando il pannello XLAM è utilizzato
12
2.2 Schema comportamento della piastra
2.3 Schema comportamento della parete
come elemento di parete deve assumere
le funzioni contemporaneamente: quella
di elemento compresso, per contrastare
lo sforzo assiale verticale, e quella di lastra,
per contrastare le azioni orizzontali e funzionare come controventatura.
Avendo questa doppia funzione i pannelli
presentano di norma gli strati esterni orientati nella direzione verticale.
Rigidezza e resistenza sono anche in questo caso garantite dalla composizione
stratigrafica.
Il comportamento strutturale non dipende però solo dalla stratigrafia, ma anche
dalla presenza di eventuali aperture, che
dovranno essere considerate in sede di
calcolo.
2.4 Comportamento in caso di incendio
2.4 Grafico della variazione di temperatura sulla faccia non
esposta di un pannello in XLAM (1000°C sulla faccia esposta)
Le strutture in legno, anche se costituite
da un materiale combustibile, presentano
una buona resistenza al fuoco. È infatti raro
il caso in cui la struttura in legno faccia da
combustibile agli incendi, ma spesso ne
subiscono le conseguenza, manifestando
un comportamento migliore rispetto ad
altri materiali.
Il legno naturale infatti brucia da 0,5 a 1,0
mm/min a seconda delle essenze, da verifiche in laboratorio risulta che i pannelli
XLAM brucino ad una velocità di 0,65mm/
min e il processo di carbonizzazione procede dall’esterno verso l’interno, e il legno
13
non ancora bruciato conserva comunque l’efficienza strutturale nonostante l’incremento della temperatura. Il raggiungimento della rottura avviene lentamente,
solo quando la sezione utile non è più sufficiente a sopportare i carichi.
I tempi di rottura variano da alcuni minuti
ad alcune ore, lasciando quindi un intervallo notevole per l’evacuazione in sicurezza.
La resistenza al fuoco, ossia la capacità di
un elemento o di una struttura di assolvere
alla propria funzione nel momento in cui
viene investito da un incendio, è espressa
in termini di tempo. Essa non dipende solo
dalle proprietà intrinseche del materiale,
ma anche da criteri costruttivi e dalle modalità di realizzazione della struttura. Inoltre altro elemento importante è la resistenza al fuoco degli elementi di giunto e la
loro modalità di investimento.
La resistenza al fuoco della struttura è dunque calcolabile in funzione di tutti questi
parametri, tabellati e disciplinati dalla norma CNR 206/2007.
Per reazione al fuoco si intende invece
la capacità di un materiale di contribuire
a un incendio e di propagarlo. In base a
questo dato sono assegnate delle classi
comprese tra 0 e 5 con l’aumentare del
loro contributo alla combustione. I prodotti in legno sono collocati tra le classi 3 e 4.
14
2.5
2.6 Grafico delle forze sismiche agenti su un edificio in XLAM
2.5 Schema esplicativo per calcolo della sezione resistente in
caso di incendio
Comportamento in caso di sisma
Gli edifici in XLAM hanno una massa molto
ridotta rispetto ad edifici realizzati in calcestruzzo armato di analoghe dimensioni,
per questo motivo l’azione del sisma è dello stesso ordine di grandezza di quella del
vento, e non è quindi trascurabile. La progettazione per azioni orizzontali ha pertanto un peso significativo anche in zone
a basso rischio sismico.
Possiamo considerare l’edificio in XLAM
come una struttura scatolare in cui solai
e pareti sono costituiti da diaframmi composti da pannelli connessi tramite sistemi
di collegamento meccanici.
Quando l’edificio viene colpito da un sisma l’energia viene trasferita dagli orizzontamenti alle pareti di piano, in funzione
della propria rigidezza, e da questi ai piani
inferiori fino alle fondazioni.
Le pareti saranno soggette ad azioni
di scorrimento e sollevamento a causa
dell’effetto delle azioni orizzontali.
Le principali deformazioni si verificheranno quindi nelle unioni meccaniche, che
rappresentano il punto di minore uniformità nella struttura, mentre la deformazione
del pannello è molto più contenuta.
Le sollecitazioni derivanti dalle azioni sismiche agenti sui vari elementi strutturali
possono essere calcolate per edifici rispondenti ai criteri di regolarità strutturale in pianta ed elevazione indicati dalle
Norme Tecniche per le Costruzioni del
15
2008. Perciò bisogna procedere secondo un’analisi statico lineare considerando
l’azione sismica agente nelle due direzioni
principali ortogonali e assumendo il primo
modo di vibrare dell’edificio come una distribuzione di spostamenti che aumentano in modo lineare al crescere dell’altezza
dell’edificio.
Per garantire il comportamento scatolare
è necessario che non intervengano prima
cedimenti per la perdita di geometria locale o globale, cioè la scatola strutturale
non si apra ma resti chiusa, quindi connessa e solidale.
Per ottenere questo risultato si deve garantire un’adeguata riserva di resistenza ai
vari elementi strutturali, così da rimanere
sempre in campo elastico ed evitare eccessive deformazioni.
Altro importante fattore è la progettazione degli elementi senza effettuare eccessivi sovradimensionamenti. La resistenza
alle azioni orizzontali risulta maggiore ai
piani bassi e diminuisce ai piani alti in proporzione alla variazione in altezza del taglio di piano.
Si deve quindi cercare di ottenere un
comportamento simultaneo e compatibile in tutte le unioni meccaniche tra i diversi
elementi.
2.6
Caratteristiche energetiche
Dato il basso peso specifico del materiale
assumono importanza le problematiche
16
A - Cartongesso
B - Linstelli in legno
C - Pannello isolante
D - Pannello multistrato in legno
E - Barriera al vapore
F - Pannello in lana di roccia
G - Cartone bitumato
H - Polistirene espanso
I - Guaina di separazione
L - Ghiaia
2.8 Isolamento di un tetto piano
A - Cartongesso
B - Pannello multistrato in legno
C-D Pannello in lana di roccia
E - Listelli in legno
F - Guaina
G - Listelli
H - Intercapedine d’aria
I - Rivestimento in legno
2.8 Isolamento di una parete
2.9 Confronto fra valori di resistenza termica di alcuni materiali
edili
inerenti l’isolamento termico e acustico. È
necessario quindi procedere con la stratificazione di materiali diversi, così da ottenere pacchetti che garantiscano un elevato grado di comfort termico.
Giocano un ruolo importante le caratteristiche proprie del materiale, che influenzano la trasmittanza termica totale, la
trasmittanza termica periodica, lo sfasamento e costante di tempo e l’ isolamento acustico.
Per quanto riguarda la conduttività termica la parete in legno XLAM presenta un
buon valore rispetto ad altri materiali con
caratteristiche portanti.
Un edificio con poca massa solitamente
ha oscillazioni termiche maggiori rispetto
ad uno con massa maggiore. All’interno
dell’edificio, quindi, si avranno temperature massime più alte in estate. Da un’analisi
della costante di tempo si può evincere
che con pareti in legno e strati di isolante
si possono ottenere condizioni di comfort
ugualmente positive, se non addirittura
migliori.
Per garantire un isolamento termico con
la tecnologia XLAM non esiste un unico
modo di operare, ma si possono utilizzare
le classiche tecniche di posa di alcuni materiali di finitura, purché si operi sempre nel
rispetto delle caratteristiche del materiale
e nella consapevolezza di usare un materiale di origine organica.
L’esigenza di avere uno spazio fisico per
17
ospitare gli impianti obbliga quasi necessariamente a realizzare un’intercapedine
di circa 40-60 centimetri rifinita con uno
strato di cartongesso.
Lo spazio intermedio dovrebbe sempre
essere riempito di materiale isolante, compatibilmente con le caratteristiche di ecosostenibilità dell’edificio.
Possiamo quindi classificare le tecniche di
isolamento in tre categorie:
- pareti con rivestimento a cappotto tradizionale;
- pareti ventilate;
- pareti rivestite.
2.7
Durabilità materiale
Hylot.
Hesp.
Lyctus
Termiti
n
d
Abete
bianco
4
NR
R
R
NR
4
4
Abete
Rosso
4
NR
R
R
NR
4
4
Douglasia
Europea
4
NR
R
R
NR
2
3
Larice
2
NR
R
R
NR
2
3
Pino
sivestre
3
NR
R
R
NR
1
3
2
R
NR
NR
NR
1
4
R - Resistente
2.10 Schema sulla diffusione del suono in un edificio
Trattabilità
Funghi
Rovere
Isolamento acustico
Negli edifici la propagazione del rumore
avviene essenzialmente attraverso tre modalità:
- propagazione per via aerea;
- propagazione per vibrazione attraverso
le strutture;
- propagazione attraverso gli impianti tecnologici.
Il livello sonoro misurabile internamente ad
un ambiente è dato dalla somma del rumore trasmesso attraverso queste modalità.
Le prestazioni acustiche dei pannelli in
XLAM offrono di per se ottimi risultati, grazie alla stratificazione. Infatti, la propagazione del suono viene notevolmente ridotta in corrispondenza dei giunti tra i diversi
strati.
18
Nome
NR - Non Resistente
Durabilità
1 - Molto durabile
2 - Durabile
3 - Moderatamente durabile
4 - Poco durabile
5 - Non Durabile
Trattabilità
1 - Permeabile
2 - Moderatamente resistente
3 - Resistente
4 - Estremamente resistente
2.12 Durabilità naturale, classificazione secondo UNI EN 350-2
Materiale
Densità
(kg/m3)
E
(N/m3)
v
cb
Smorzamento
Mattoni
1900-2300
1,6x1010
0,2
2750
0,01-0,02
Intonaco
1700
0,44x10
0,2
1600
0,005-0,5
Cartongesso
650
16x1010
0,3
6800
0,01-0,03
Legno
di abete
480
5x1010
0,4
3150
0,01-0,04
Sughero
120-250
0,025*1010
0,4
465
0,13-0,17
10
2.11 Proprietà fisiche di alcuni materiali
Le prestazioni sono ulteriormente migliorabili se si considerano i seguenti aspetti:
- il principio massa-molla-massa, applicabile sia in parete, tetto e solaio in XLAM;
- le masse aggiuntive sono importanti per
ridurre il passaggio di rumore a frequenze
basse e al calpestio;
- coibentazioni leggere e rigide hanno bisogno di masse aggiuntive.
2.8
Durabilità del materiale
La durabilità di un edificio in legno è principalmente dipendente dalla cura con
cui si occupa della sua protezione e dagli
accorgimenti tecnici adoperati.
Se viene prestata abbastanza cura nello
studio dell’isolamento della struttura dai
fattori esterni la durata di una struttura in
legno è superiore a quelle si molti altri materiali di costruzione, tra cui il calcestruzzo.
La principale causa del degrado del legno è l’acqua, poiché la sua presenza è
fondamentale per l’innesco di fenomeni
di depauperamento che possono avere
conseguenze disastrose per la struttura.
Non sono comunque da sottovalutare gli
errori di responsabilità umana, tra cui quelli
di progettazione, di superficialità nell’esecuzione e di poca conoscenza del comportamento del materiale.
Tra le cause di origine naturale si possono
distinguere quelle per attacchi biotici e
abiotici: le prime sono dovute alla natura
organica della materia e le seconde sono
19
dovute, invece, ai cicli di umidificazione,
all’esposizione ai raggi UV e agli agenti
chimici.
La protezione può essere ridotta in due
metodiche distinte:
- protezione attiva del legno, mediante
impregnanti e fungicidi idonei alla protezione del legno e alla distruzione di funghi
e batteri;
- protezione passiva del legno, mediante
un sistema di accorgimenti tecnici e soluzioni architettoniche atte ad impedire
all’acqua di entrare in contatto con il legno.
Importante in questo senso è la combinazione di queste due tecniche con la scelta dell’essenza del legno da adoperare.
3. Produzione
3.1 Fase di controllo e stoccaggio dei pannelli finiti XLAM
Il legno lamellare di tipo moderno viene
prodotto industrialmente in stabilimento
con procedimenti simili a quelli del brevetto Hetzer ma, rispetto a questi, per la sua
produzione si impiegano moderne tecnologie e materiali sintetici per l’incollaggio
delle lamelle.
Secondo quanto disposto dalle NTC del
14/01/2008 gli elementi strutturali di legno
lamellare devono essere realizzati in maniera conforme ai criteri per l’ottenimento
della certificazione di qualità del prodotto
rilasciata in Italia da un organismo di certificazione accreditato.
3.1
3.2 Fase di esaminazione e verifica delle tavole
20
Scelta del materiale
Il legname utilizzato per la realizzazione
dei pannelli è generalmente di conifera,
le cui essenze maggiormente impiegate
sono abete rosso e bianco, pino, douglasia e larice.
Ognuna di queste essenze ha delle caratteristiche strutturali e di carattere energetico molto simili. Le principali differenze
sono riscontrabili in parametri di carattere
estetico, come colore e versatilità nei trattamenti.
Il primo e principale accertamento svolto
sul materiale riguarda la marcatura CE e
quindi, la certificazione di accompagnamento obbligatoria, che costituisce una
garanzia e un requisito imprescindile.
21
3.2
Preparazione delle tavole
La prima fase è quella della produzione
delle tavole che andranno a costituire gli
strati di ogni pannello. Questa fase è molto
delicata e richiede una certa competenza per via della totale soggettività della
scelta. Un fattore da tenere in considerazione è la presenza di nodi all’interno delle
tavole che costituiscono il principale indice della qualità delle tavole e delle sue
caratteristiche meccaniche. Questa fase
avviene direttamente nell’accatastamento in stabilimento, quando le tavole
hanno ancora una dimensione che varia
dai 2 ai 6 metri di lunghezza e presentano
un contenuto di umidità variabile.
3.4Piallatura
3.3 Fase di preparazione delle tavole
3.5 Esempio di “giunto a dita”
3.3Essiccazione
Questa fase consiste nell’inserimento delle tavole all’interno di un forno mantenuto a temperatura costante e verificata in
ogni punto. Questo tipo di verifica non è
sufficiente a garantire lo stesso livello di
umidità delle tavole una volta uscite dal
forno. Per questo motivo si procede allo
stoccaggio delle tavole in apposite aree
a temperatura uniforme e controllata di
circa 15°C e umidità intorno al 60% con lo
scopo di stabilizzarle regolando lo scambio igrometrico tra le stesse. Questo è uno
dei princiali accorgimenti da seguire nella
lavorazione delle lamelle.
22
Questo proccesso avviene sui quattro lati
della tavola, con successiva intestazione,
al fine di preparare la realizzazione dei
“giunti a dita”, un tipo di giunzione delle
singole tavole realizzato con due pettini a
incastro che vengono accoppiati lungo
il piano della tavola, interponendo uno
strato di collante.
La modalità di realizzazione del giunto è
molto delicata perché condiziona la resistenza a flessione dell’elemento finale,
dipendendo questa dalla resistenza a
trazione delle singole lamelle e quindi del
giunto stesso.
Una volta terminata quella dei lati della
tavola si procede con la piallatura per la
regolarizzazione delle superfici, scartando
quelle lamelle che non risultano complanari dopo questa operazione.
3.5
3.4 Primo controllo e piallatura
3.6 Fase di incollagio lamelle e successiva pressatura
Incollaggio delle lamelle
Il processo di incollaggio prevede la disposizione delle tavole su dei piani, il posizionamento del collante (scelto tra collanti
poliuretanici rispondenti a precise normative ed obblighi riguardante il tenore di
emissione di formaldeide) e la successiva
pressatura. Questo procedimento avviene ad una temperatura costante di 20°C
e una percentuale di umidità controllata
compresa tra 60 e 65%. Una volta terminata questa fase si procede con un ultimo
controllo sulla regolarità delle facce.
23
4. Classificazione
Le sezioni di legno lamellare vanno inquadrate secondo una classificazione basata
sulla resistenza dell’elemento.
L’elemento strutturale può essere realizzato dall’assemblaggio di lamelle tra loro
omogenee oppure eterogenee in termini
di resistenza.
Nella suddivisione in classi del legno lamellare, oltre alla sigla distintiva del materiale
viene assegnata ad ognuna di esse una
specifica dicitura, che ne identifica univocamente le caratteristiche. Nello specifico si legge un codice composto da GL,
seguito dal numero che indica la resistenza, e da “h” per lamelle con caratteristice
omogenee e “c” per lamelle eterogenee.
4.1
Dimensione degli elementi
I pannelli in XLAM sono utilizzati per la realizzazione di elementi di parete o solaio
assumendo le dimensioni necessarie, con
grande versatilità. Ogni produttore definisce la dimensione dei pannelli in funzione
delle esigenze del contesto in esame.
Le misure massime si aggirano intorno ai
24 metri di lunghezza, 6 metri di altezza
e 0,50 metri di spessore. I più diffusi sono
comunque quelli con dimensioni che permettano un facile trasporto e che siano in
accordo con le esigenze medie di progettazione.
24
Resistenze
caratteristiche
Classi
GL24h
GL24c
GL28h
GL28C
GL32h
GL32c
GL36h
GL36c
Flessione
240
210
280
280
320
320
360
360
Caratteristiche
A
B
C
Aspetto e
colore
Equilibrato
Sufficientemente equilibrato
Senza
esigenze
Incollaggio
Senza giunti
aperti
Giunti aperti
<100mm/m
Giunti aperti <100
mm/m
Taglio
270
220
320
270
380
320
430
380
Trazione
parallela
165
140
195
165
25
195
260
225
Trazione perpendicolare
40
35
45
40
50
45
60
50
Compressione
parallela
240
210
265
24
290
265
310
290
Struttura
Grossolana
ammessa
Grossolana
ammessa
Senza
esigenze
Compressione
perpendicolare
270
240
300
270
330
300
360
330
Nodi
Fino a 50mm
di diametro
Nosi sporadici
ammessi
Ammessi
Massa per
unità di
volume caratteristica
380
350
410
380
430
410
450
430
Cavicchi
Solo di rami
naturali
Ammessi
Ammessi
Modulo elastico medio
parallelo
116000
116000
126000
126000
137000
137000
147000
147000
Sacche di
resina
Ammesse
Ammesse
Ammesse
Modulo
elasticomedio
caratteristico
parallelo
940000
94000
102000
102000
111000
111000
119000
119000
Inclusione di
Corteccia
Non
ammesse
Ammesse se
sporadiche
Ammesse
Lacerazioni
Ammesse se
sporadiche
Ammesse se
<50mm di
lunghezza
Ammesse
Midollo
Ammesso se
< 400 mm
Ammesso
Ammesso
Attacco di
insetti
Non ammesso
Non ammesso
Ammesso
se sporadico
Alburno
Fino al 20%
Ammesso
Ammesso
Qualità
tempramento
delle superfici
Ammesse
piccole
imperfezioni
sporadiche
Ammesse
imperfezioni
sporadiche
Senza
esigneze
Modulo elastico medio
perpendicolare
3900
3200
4200
3900
4600
4200
4900
4600
Modulo di
taglio medio
7200
5900
7800
7200
8500
7800
9100
8500
4.1 Tabella di riferimento delle caratteristiche legno lamellare
4.2
Aspetto estetico degli elementi
I pannelli XLAM vengono realizzati in moderni stabilimenti industriali e possono essere realizzati allo stato grezzo oppure
completamente rifiniti. Nell’ultimo caso è
molto probabile che l’elemento debba
essere direttamente a vista, magari rifinito
solamente con trattamenti antidegrado e
prestando massima attenzione alla rifinitura tra un pannello e l’altro.
Tutte le richieste come maschiature, spigolature o forature per coprigiunti e connessioni vengono ugualmente predisposte in sede di realizzazione.
Anche i tagli e le aperture di porte e finestre sono predisposti durante la fabbricazione, dove spesso vengono già installati i
telai per gli infissi.
4.2 Tabella di classificazione delle lamelle in funzione dell’estetica
25
5. Cantiere
A differenza di alcune tecniche convenzionali, quali muratura e cemento armato,
la realizzazione delle strutture con pannelli XLAM risente in maniera marcata
dell’approccio più o meno spinto alla prefabbricazione, frutto a sua volta di scelte
progettuali. Questo ha come diretta conseguenza la diversa organizzazione delle
sottofasi in cantiere.
Le sottofasi costruttive possono essere così
riassunte:
- realizzazione delle fondazioni e della
struttura di trasmissione dei carichi;
- posa dei tirafondi e dime di attesa;
- posizionamento delle “travi di tracciatura”;
- montaggio della pannellatura verticale;
- realizzazione di eventuali pilastrature e
travatura di piano;
- posizionamento dei pannelli solaio e delle strutture orizzontali di piano;
- montaggio dei piani successivi;
- posa in opera della copertura.
Questa sequenza ricorda quella della
struttura portante a pannelli portanti in
calcestruzzo, ma rispetto a questa, diverge per il minore costo degli impianti per la
messa in opera dei panelli in XLAM, molto
più leggieri e quindi più gestibili rispetto a
quelli in calcestruzzo armato, che richiedono macchinari di maggiori dimensioni
e quindi più costosi.
26
Altra differenza tra gli altri cantieri e quello
con pannelli in XLAM è l’assenza di lavorazioni xe e la rapidità di escuzione delle
fasi costruttive, nonché la manodopera
contenuta.
5. Esempio di cantiere XLAM
5.2 Esempio di cantiere XLAM durante la messa in opera
5.3 Stoccaggio delle pareti con controllo verticalità
5.1
Area di stoccaggio
5.2
Ordinativo e trasporto
Nei cantieri tradizionali è necessario predisporre un’area per lo stoccaggio del materiale. Questo si verifica per l’incompatibilità tra i tempi di posa in opera e quelli di
attesa della consegna, quindi è necessario accumulare il materiale che va smaltito lentamente.
Per le strutture in XLAM multipiano i tempi
di smaltimento sono ridotti notevolmente, si passa dall’ordine delle settimane a
quello delle ore.
Ne consegue la minore importanza delle
aree di stoccaggio rispetto all’edilizia tradizionale.
È importante infatti dislocare il materiale
direttamente in prossimità della zona di
montaggio.
È opportuno posizionare le pareti in posizione verticale e le piastre in posizione orizzontale, coprendoli sempre con teli in PVC
impermeabili al fine di evitare che le condizioni atmosferiche possano deteriorarne
le condizioni estetiche e meccaniche.
Una fase molto delicata e importante
in questa tipologia di cantiere è quella
27
dell’ordinatura e del seguente trasporto
dei materiali.
Considerando che dal momento dell’ordine a quello dell’arrivo i tempi di aggirano
tra le 2 e le 6 settimane, è necessario programmare in maniera molto precisa sia gli
ordini che le consegne, al fine di evitare la
carenza di materiale o l’accavallarsi delle
consegne, che costituirebbero un grosso
problema in un cantiere sprovvisto di adeguati spazi di stoccaggio.
Il direttore dei lavori deve definire le modalità di carico e scarico del materiale,
nonché le modalità di imballaggio e quelle di confezionamento dei moduli e delle
lastre.
5.3
Realizzazione ponteggi
Il multipiano in pannelli XLAM ha una dinamica evolutiva molto più veloce di qualsiasi altra costruzione convenzionale. Questo significa che anche la realizzazione dei
ponteggi di servizio della struttura deve
svilupparsi altrettanto velocemente.
La realizzazione dei ponteggi per i cantieri in XLAM diverge da quelle dei cantieri
convenzionali per la tipologia di fissaggio
di facciata. Questa avviene con l’ausilio
di appositi vitoni a occhiello, nei quali vengono inseriti degli elementi tubolari a L, a
loro volta fissati ai ponteggi tramite cravatte-giunto.
Se le pareti a cui si fissa l’ancoraggio non
sono fissate su tutti i lati, compresi i bordi
28
5.4 Trasporto dei pannelli in XLAM in cantiere in seguito alla fase
di imballaggio e protezione
superiore e inferiore, si verifica quasi sempre una perdita di verticalità della pareta,
per questo il montaggio corretto prevede
il fissaggio al piano inferiore solo quando è
stato montato e fissato il solaio del piano
superiore.
Per quanto riguarda i piani di carico, questi vanno predisposti a ogni livello per permettere la normale gestione del materiale. Importante in questa fase è assicurarsi
che non vengano utilizzati i balconi come
piani di carico, per non modificare lo
schema statico della struttura e impedirne
il regolare funzionamento.
Per i ponteggi e i piani di carico deve essere eseguito un calcolo statico specifico
e separato.
5.5 Ancoraggio vitone ad occhiello
29
6. Messa in opera
La realizzazione di una struttura in pannelli
XLAM presenta un iter procedurale molto
simile a quello di una struttura in pannelli di calcestruzzo armato, le cui sottofasi
sono quelle indicate nel capitolo relativo
al cantiere.
Lo studio di ogni sottofase è però differente, poiché il materiale ha caratteristiche
differenti; si deve, quindi, studiare una corretta risoluzione per ogni step della realizzazione.
6.1
Fondazioni e struttura di base
L’edificio in pannelli XLAM possiede come
tutti gli edifici un apparato di fondazione
o una parte della struttura preposta a trasmettere i carichi al terreno.
Si possono verificare due diversi tipi di nodi
tra la struttura in XLAM e la struttura di
base: quando la prima si connette direttamente alla fondazione, oppure quando
questa è direttamente collegate al piano
seminterrato in calcestruzzo armato.
Nel caso di attacco diretto il problema
principale sta nel tenere asciutta e pulita
la parte di legno a contatto con il calcestruzzo, per evitare la risalita capillare e le
infiltrazioni laterali, così da evitare il degrado del legno.
È in linea di massima da evitare la possibilità di interrare parte del pannello nel terreno, anche se impermeabilizzato e pro30
6.2 Getto di completamento e controllo complanarità del piano di posa in calcestruzzo
6.1 Fondazione e struttura di base ottimale
tetto.
La soluzione migliore è la realizzazione di
cordoli verticali in calcestruzzo che partano dalla quota di imposta superiore della
fondazione e arrivino alla quota 0,00.
Nel caso sia presente un piano seminterrato è auspicabile realizzare una soletta
piena come piano di base per la struttura in XLAM. Importante accorgimento in
questo caso è la necessità di avere un
getto piano e perfettamente complanare, per la necessità di avere una perfetta
complanarità dei piani d’appoggio dei
pannelli.
Alcuni accorgimenti in tal senso sono il posizionamento di dime specifiche e la predisposizione di un livello di malta autolivellante di qualche millimetro.
Una tecnica che invece risulta del tutto
errata, perché muta il piano di scarico dei
pannelli, è la compensazione con spessori
metallici.
6.2
6.3 Posizionamento dei tirafondi e delle dime di attesa
Tirafondi e dime di attesa
Come detto in precedenza avere una superficie di getto perfettamente complanare e priva di irregolarità è un requisito
imprescindibile per una corretta e veloce
messa in opera.
Per non incorrere in problemi legati a questo è necessario pragrammare le operazioni sia in fase progettuale che in fase di
realizzazione.
L’operazione più diffusa e semplice è
31
quella di progettare un sistema di ancoraggio legno-calcestruzzo armato che sia
di riferimento sia per il getto che per la
connessione con i pannelli.
La quota di posizionamento dei piatti, posti sulla parte orizzontale della dima, deve
corrispondere alla quota del getto finito.
Per evitare che in fase di getto le dime si
spostino, è bene predisporre dei piatti o
distanziatori saldati alle armature.
Il posizionamento delle dime e dei piatti
necessita di una strumentazione di precisione a causa dell’importanza di tale operazione.
Il calcestruzzo di getto deve avere una discreta fluidità per permettere un’omogenea distribuzione degli inerti.
6.3
6.4 Esempo di travi radice di tracciatura
6.6 Sollevamento di una parete portante XLAM
Travi radice di tracciatura
La trave radice è un elemento lineare realizzato in diversi materiali, di spessore compreso tra i 10 e 20 centimetri e di larghezza pari o superiore a quella del pannello
XLAM.
Questa trave va posta tra la soletta e il
pannello stesso, allo scopo di avere un
elemento poco sensibile all’umidità a diretto contatto con il calcestruzzo.
Per questo tipo di elementi si possono ultizzare diversi profili scatolari in acciaio, cordoli in calcestruzzo prefabbricato oppure
il larice lamellare o massello. Per motivi
energetici, acustici e di continuità del materiale si opta spesso per l’utilizzo del larice
32
lamellare.
La trave di tracciatura ha anche altri scopi, tra cui quello di rendere ben chiaro il
perimetro sul quale fissare i pannelli con
degli elementi maneggevoli ma allo stesso tempo rigidi. Ciò ne facilita il posizionamento, poiché sarà sufficiente far coincidere la testa della trave con quella del
pannello, in quanto la coincidenza degli
spigoli laterali è garantita dalle staffe verticali di attesa.
6.5 Posizionamento delle travi radice di tracciatura
6.7 Posizionamento della parete sulle travi radice di traccaitura
6.4
Pannellatura portante verticale
Il montaggio dei pannelli verticali dipende dal tipo di soluzione che viene scelta in
fase di progettazione, che varia dall’utilizzo di pannelli di grandi dimensioni già intagliati e che presentano giunti e fresature,
ai pannelli di piccole dimensioni ancora
da assemblare e intagliare.
Per quanto rigurada l’esecuzione, la differenza tra le diverse soluzioni è legata alla
facilità di movimentazione dei singoli elementi.
Le fasi di montaggio dei pannelli seguono
una sequenza che resta invariata:
- aggancio del pannello al piano di carico;
- trasporto presso la zona di montaggio;
- verticalizzazione del pannello e posizionamento dei tiranti;
- avvitatura alle staffe di attesa;
- giunzione verticale con i pannelli attigui.
Il collegamento tra pareti ortogonali deve
33
avvenire sempre mediante l’utilizzo di viti
autoperforanti, evitando il fissaggio nella
direzione parallela alla fibratura del legno.
Questo si ottiene se si interpone la vite con
un’angolazione tale da essere più o meno
certi di intercettare le fibre nella maniera
corretta.
6.5
Elementi secondari: travi e pilastri
L’utilizzo di una struttura a comportamento scatolare non esclude la possibilità che
all’interno del perimetro siano collocati
elementi lineari quali triavi e pilastri.
Questa esigenza è dovuta all’esigenza di
ridurre la lunghezza delle campate dei solai ed è quindi piuttosto frequente.
Nella posa in opera degli elementi e nella
loro progettazione bisogna assicurare che
il tipo di connessione possa trasmettere i
carichi in maniera corretta.
I nodi di congiunzione tra i diversi elementi devono sempre essere realizzati con un
contatto diretto legno-legno, praticando
anche tagli e fresature su travi e pilastri o
altri tipi di connessioni previstre in fase di
progettazione.
6.6
6.7
Piani successivi
Il montaggio dei piani successivi è in sostanza una ripetizione dei procedimenti già descritti nei paragrafi precedenti
con l’eccezione per il collegamento legno-calcestruzzo che diventa un collegamento legno-legno.
Il problema che sorge è quello relativo ai
riferimenti per il posizionamento dei pannelli verticali, per il cui posizionamento si
partirà da un punto fisso, come per esempio il vertice del vano scala o dell’edificio
stesso.
6.8 Posizionamento di un pilastro sul tirafondo
6.8Copertura
Solai e strutture orizzontali
La posa in opera dei solai in XLAM è una
delle procedure più semplici. La caratteristiche principale di questo sistema è legata alla movimentazione e al montaggio di
strutture a lastre leggere e semplici da poizionare che non richiedono puntellatura e
34
strutture provvisorie.
Nel posizionamento delle lastre bisogna
seguire attentamente gli schemi di montaggio e le lastre devono essere numerate
secondo le disposizioni di progetto.
Una volta posizionata l’intera campitura
dei solai, si procede all’inserimento delle
tavole di giunzione e alla relativa chiodatura o avvitatura.
6.7 Esempio di trave in legno lamellare
6.8 Schema di montaggio pareti ortogonali
Il posizionamento della copertura è la fase
finale della realizzazione strutturale.
La scelta della tipologia di copertura piana o a falda più o meno complessa è una
scelta architettonica e tecnologica.
Nel caso di copertura piana il problema
principale risulta essere quello dello smaltimento delle acque, i cui dettagli devono essere progettati e ben rappresentati
35
in modo da evitare problemi che possano compromettere il buon funzionamento
della struttura.
Nel caso di una copertura inclinata a vista si prevede normalmente la seguente
stratigrafia:
- orditura principale in legno lamellare;
- orditura secondaria, in genere complanare grazie alla possibilità di realizzare
giunti mediante tagli e incisioni;
- perlinato;
- barriera al vapore;
- strato isolante;
- listellato di ripartizione con eventuali listoni di gronda;
- tavolato di chiusura;
- manto impermeabile di guaina ardesiata;
- tegole di copertura.
Una volta terminata la fasi di realizzazione della copertura si devono disporre le
gronde e i pluviali per la raccolta e smaltimento delle acque meteoriche.
7. Normativa italiana
Capitolo
4. Costruzioni civili
e industriali
7. Progettazione
per azioni sismiche
11. Materiali e
prodotti a base
di legno
Paragrafo
Contenuto
4.4
Costruzioni in legno: vengono definiti i metodi e i requisiti generali per la valutazione
della sicurezza secondo il
metodo degli SLU
7.7
Vengono definite le tipologie strutturali e le corrispondenti classi di duttilità per le
costruzioni in legno, relativamente alla progettazione in
relazione alle azioni sismiche
11.7
Vengono definiti i materiali
e i profdotti industriali a base
legno in funzione delle proprietà, definendo le procedure per le qualificazioni
7.1 Contenuro delle NTC 14/01/2008 per il legno
Durante la fase della progettazione strutturale vengono prese molteplici decisioni,
che hanno ripercussioni sia sulle funzioni
portanti, sia su quelle energetiche e di sicurezza. Tutte queste decisioni devono rispettare un regolamento normativo.
7.1
DPR 380/2001
È la legge Quadro nel settore dell’edilizia
e contiene i principi fondamentali e generali e le disposizioni per la disciplina dell’attività edilizia.
Il Decreto è un compendio delle indicazioni contenute nelle normative previgenti
in relazione a vari aspetti che regolano il
settore delle costruzioni.
L’Art. 52 prescrive l’obbligo di effettuare la
progettazione secondo le indicazioni contenute nelle Norme Tecniche sulle Costruzioni.
7.2 Norme Tecniche sulle Costruzioni
- D.M. 14/01/2008
Queste norme entrano in vigore in data 1
luglio 2009, e definiscono per i diversi materiali da costruzione i principi da adottare
per la progettazione, l’esecuzione e il collaudo delle costruzioni nei riguardi delle
prestazioni richieste in termini di resistenza
meccanica e stabilità, anche in caso d’incendio, e di durabilità secondo il metodo
36
37
agli Stati Limite.
Per quanto riguarda le costruzioni in legno
sono presenti 3 sottoparagrafi, che disciplinano diversi aspetti della progettazione:
- Paragrafo 4.4 “Costruzioni in legno”;
Contenuto all’interno del capitolo relativo
alle “Costruzioni civili e industriali”, è riferito alla progettazione per le combinazioni
fondamentali agli Stati Limite. Definisce i
requisiti generali e le metodologie di valutazione della sicurezza in termini di resistenza, stabilità, funzionalità, robustezza
e durabilità di strutture portanti realizzate
con legno strutturale (legno massiccio segato, squadrato o tondo) o con prodotti a
base di legno (legno lamellare incollato e
pannelli a base di legno) assemblate con
mezzi di unione meccanici o mediante incollaggio.
All’interno del capitolo sono definiti i valori dei coefficienti parziali di sicurezza sui
materiali (γm) e i valori del coefficiente di
modificazione delle resistenze (Kmod), ossia il coefficiente ≤ 1 che modifica il valore della resistenza di progetto in funzione
dell’umidità del legno (definita in funzione
della classe di servizio nella quale la struttura si trova ad operare) e della classe di
durata del carico.
Nel capitolo sono riportati i principali metodi di analisi per le verifiche agli Stati Limite senza però definire alcuna formula di
calcolo. Occorre pertanto far riferimento
38
Classe di
servizio 1
È caratterizzata da un’umidità del materiale in equilibrio con
l’ambiente a una temperatura di 20°C e un’umidutà relativa
dell’aria circostante che non superi il 65%
Classe di
servizio 2
È caratterizzata da un’umidità del materiale in equilibrio con
l’ambiente a una temperatura di 20°C e un’umidità relativa
dell’aria circostanteche superi l’85% solo poche settimane
all’anno
Classe di
servizio 3
È caratterizzata da umidità più elevata di quella della classe di
servizio 2
7.4 Classi di servizio
7.2 Coefficienti di sicurezza parziali (γm) per le proprietà dei
materiali applicabili in Italia
7.5 Valori di Kmod per legno massiccio, legno lamellare ed LVL
7.3 Classi di durata dei carichi
7.6 Tipologie strutturali e fattori di struttura massimi q per le classi
di duttilità
ad altri documenti normativi, come l’Eurocodice 5 e le Istruzioni CNR DT/206.
Rimane comunque obbligatorio utilizzare
i valori dei coefficienti di sicurezza definiti
all’interno del Paragrafo 4.4.
- Paragrafo 7.7 “Costruzioni in legno”;
Contenuto all’interno del capitolo “Progettazioni per azioni sismiche”, definisce
le regole aggiuntive per la progettazione
delle strutture di legno nei confronti delle
azioni sismiche.
Il capitolo riprende quasi interamente il
contenuto del corrispondente Capitolo 8
dell’Eurocodice 8 (UNI EN 1998-1 Eurocodice 8 – “Progettazione delle strutture per
la resistenza sismica – Parte 1: Regole generali, azioni sismiche e regole per gli edifici”) con alcune integrazioni specifiche
riferite al caso italiano.
In questo paragrafo vengono individuate
le tipologie strutturali ammesse in zona sismica e suddivise in due classi di duttilità
dove vengono anche definiti i corrispondenti valori del fattore di struttura “q”:
- Classe A - Strutture aventi un’alta capacità di dissipazione energetica e valori di
“q” compresi fra 3 e 5;
- Classe B - Strutture aventi una bassa capacità di dissipazione energetica e valori
di “q” compresi fra 2 e 2,5.
Le Norme Tecniche ammettono anche la
progettazione delle strutture nell’ipotesi di
comportamento scarsamente dissipativo
39
40
per le quali il fattore di struttura “q” assumerà il valore 1,5.
Tutto il capitolo, pur contenendo comunque le informazioni e le regole essenziali
necessarie alla progettazione delle costruzioni di legno nei confronti delle azioni
sismiche è molto vecchio come concezione e peraltro abbastanza sintetico. È comunque in corso di elaborazione a livello
europeo un aggiornamento, che tenga
conto dei progressi scientifici raggiunti e
dell’evoluzione tecnologica che si è avuta negli ultimi anni nel settore delle costruzioni in legno.
- qualificati sotto la responsabilità del fornitore.
Lo scopo del paragrafo e delle indicazioni in esso contenute è quello di fornire le
informazioni necessarie affinché la produzione, fornitura e utilizzazione dei prodotti
a base di legno per uso strutturale possano avvenire in applicazione di un sistema
di assicurazione della qualità e di rintracciabilità, che consenta di poter individuare ogni passaggio intermedio dal momento della classificazione e marchiatura dei
singoli componenti fino al momento della
messa in opera degli stessi.
- Paragrafo 11.7 “Materiali e prodotti a
base di legno”;
Contenuto all’interno del capitolo sui
“Materiali e prodotti per uso strutturale”,
fornisce tutte le informazioni necessarie
affinché i materiali e i prodotti strutturali a
base di legno possano essere:
- prescritti dal progettista, secondo le esigenze del progetto e in base a caratteristiche meccaniche e fisiche definite all’interno di specifiche norme di prodotto;
- accettati dal Direttore dei Lavori mediante acquisizione della documentazione di
qualificazione conforme alle caratteristiche definite in fase progettuale, nonché
mediante eventuali prove sperimentali di
accettazione;
- identificati univocamente a cura del fornitore;
7.3 Eurocodice 5 e Istruzioni CNR
DT/206
I due documenti sono sostanzialmente
analoghi e definiscono le regole di progettazione, calcolo ed esecuzione delle
strutture di legno, relativamente ai requisiti
di resistenza meccanica, funzionalità, durabilità e resistenza al fuoco e si basano sul
metodo semiprobabilistico agli stati limite.
All’interno di entrambe le norme vengono
affrontati i seguenti argomenti specifici relativi alla progettazione:
- criteri generali e basi di calcolo;
- proprietà dei materiali;
- durabilità;
- basi di analisi strutturale;
- stati limite ultimi;
- stati limite di esercizio;
- collegamenti con elementi meccanici;
41
- componenti e assemblaggi;
- particolari strutturali e controllo.
Le istruzioni CNR DT/206 contengono alcuni argomenti specifici non trattati all’interno dell’Eurocodice 5, come il calcolo dei
solai misti legno-calcestruzzo, dei collegamenti con barre incollate e dei giunti di
carpenteria.
7.4 Altezza massima degli edifici in
legno
Una delle questioni più frequenti che si
presentano quando si parla di edifici in legno è quella relativa all’altezza massima
consentita.
Nel paragrafo 7.2.2 delle suddette NTC
del 14/01/2008 viene fatta una distinzione tra le costruzioni che si trovano in “Ex
Zona Sismica 1” e quelle che si trovano al
di fuori. Per quanto riguarda le prime vi è
un limite di 2 piani fuori terra oltre quelli interrati, mentre per le altre l’unico limite è il
principio prestazionale.
42
Zona Sismica
1
Altre zone
Condizioni di
progetto
Numero di piani
consentito
Strutture che non
accedono alle riserve anealistiche
2 + interrati
Strutture che
accedono alle riserve anealistiche
Nessuna limitazione,
vale il principio
prestazionale
Nessuna limitazione, vale il principio
prestazionale
7.7 Limitazioni del numero di piani per strutture in legno
8. Progetti XLAM in Europa
Per comprendere meglio quelle che sono
le applicazioni dell’XLAM nello scenario
dell’architettura europea, sono riportati
di seguito una serie di esempi, con diverse caratteristiche sia per qunto riguarda
l’utilizzo del materiale che la destinazione
d’uso della costruzione.
Questo capitolo ha lo scopo di mostrare
ed evidenziare quali sono le reali potenzialità e applicazioni dei pannelli XLAM.
Tutti gli esempi elencati sono tra i più importanti per ottima riuscita prestazionale
da diversi punti di vista, a partire da quello
dei costi e tempi di progettazione e messa
in opera fino a quello energetico e meccanico.
43
8.1
Complesso Murray Grove
Nazione: Regno Unito
Città: Londra
Anno: 2009
Architetto: Waugh Thistleton Architects
Il complesso residenziale, costruito nel
2008, è stato progettato dallo studio Waugh Thistleton Architects, mentre il progetto
strutturale è dello studio Techniker e Jenkins & Potter.
L’edificio è costruito interamente con pannelli in XLAM, compresi il vano ascensori e
le scale, per una altezza totale di 9 piani,
affermandosi come la più alta struttura realizzata con questa tecnologia.
La pianta di ogni piano è riconducibile ad
un quadrato in cui sono ricavati da 2 a 4
appartamenti per piano. I vani, che vengono separati da setti portanti, vengono
organizzati intorno ad un nucleo centrale
in cui trovano posto i 2 corpi scala contrapposti e gli ascensori.
Osservando i 9 piani di altezza nel loro insieme, il volume può essere considerato
come una vera e propria torre in cui le
chiusure perimetrali contribuiscono a conferire rigidezza ai setti portanti interni.
Ogni elemento costruttivo è stato progettato all’insegna della funzionalità e dell’ottimizzazione delle caratteristiche della
soluzione tecnologica adottata. Infatti,
l’utilizzo di elementi prefabbricati lunghi
44
fino a 14 metri, appositamente predisposti per le esigenze progettuali con forature
per porte e finestre, ha permesso di ridurre
drasticamente la durata delle operazioni
in cantiere, che si è infatti concluso in sole
9 settimane, consentendo notevoli risparmi sia in termini economici che energetici.
Studiando infatti le analisi energetiche dei
progettisti, l’edificio permetterà una riduzione delle emissioni di CO2 equivalente a
circa 21 anni di esercizio di un fabbricato
tradizionale di dimensioni e caratteristiche
equivalenti.
I pannelli, movimentati in cantiere grazie
ad una gru, sono stati assemblati e collegati grazie all’utilizzo di connettori metallici e chiodi che hanno permesso di ottenere la struttura scatolare tipica di questo
sistema costruttivo.
Il montaggio di tutta la struttura in XLAM in
elevazione ha richiesto 27 giorni.
Le aperture lungo le facciate sono state
studiate per garantire le migliori condizioni di aerazione ed illuminazione degli alloggi. Inoltre, la soluzione a “taglio angolare”, ovvero aperture adiacenti lungo i 4
spigoli dell’edificio, ha permesso di offrire
ad ogni appartamento uno spazio aperto
riservato.
La struttura portante in legno è protetta
all’esterno da uno strato isolante ad alte
prestazioni, che a sua volta è coperto da
un rivestimento con cavità di ventilazione.
Questo rivestimento è realizzando unen45
do pannelli in legno mineralizzato delle
dimensioni di 1200x230 mm, ricavati utilizzando per il 70% scarti derivanti dalla lavorazione del legno.
La particolare composizione cromatica
è dovuta all’utilizzo di oltre 5000 pannelli
in 3 differenti sfumature di colore diverse,
facendo assumere così alle facciate un
aspetto pixel-frame che gioca sulla percezione della volumetria in funzione delle
variabili condizioni di luce.
46
8.2
Complesso e-3
Nazione: Germania
Città: Berlino
Anno: 2013
Architetto: Kaden Klingbeil Architekten
L’edificio, realizzato a Berlino sulla Esmarchstrasse, è divenuto per svariati motivi un
vero e proprio caso al centro delle cronache della città di Berlino. Risulta essere,
infatti, il primo edificio il legno alto ben 7
piani a fare la sua comparsa in una città
da sempre legata a strutture in murature
massive.
Il progetto ha rappresentato una duplice
eccezione per i regolamenti edilizi della
città, che impongono specifiche misure
antincendio molto rigide.
Prima dell’aggiornamento del regolamento edilizio del 2002, costruire in legno era
limitato a tre piani. Il nuovo regolamento
edilizio berlinese consente, invece, costruzioni lignee fino a cinque piani. Un edificio
ligneo a sette piani è una cosa del tutto
eccezionale. Con ingegneri specializzati
sono state elaborate soluzioni che dimostrano come un alto livello di sicurezza
antincendio possa essere ottenuto se vengono applicati concetti particolari sia sul
lato della costruzione edilizia che su quello
dell’impiantistica.
La soluzione proposta dai progettisti è sta47
ta basata in sostanza su 2 strategie: una
riguardante il comportamento delle strutture, e l’altra riguardante la possibilità di
evacuazione dell’edificio.
I pannelli prefabbricati in legno XLAM
vengono utilizzati in questa costruzione
come elementi di tamponamento di un
telaio in legno massiccio fissato con connettori metallici, permettendo di alternare
le parti opache e quelle trasparenti con
maggiore libertà. Inoltre i pannelli in legno
sono stati rivestiti con uno strato in gesso
sia all’interno che all’esterno, permettendo di creare una protezione antincendio.
Sono stati inoltre introdotti 2 setti centrali in
calcestruzzo armato per ospitare tutti i cavedi impiantistici principali e per agire da
elementi di controventamento del telaio.
Viene poi introdotto un ulteriore elemento
innovativo collocando all’esterno il corpo
scale e gli ascensori, in modo da realizzare
una via d’esodo sicura in caso di incendi,
senza rischi di propagazione del fumo.
Risultano infine interessanti le analisi effettuate sui consumi energetici. Per riscaldare un appartamento di 140 mq sono infatti
necessari meno di 500 KWh all’anno, ottenendo un notevole risparmio economico
nel medio periodo. A questi vantaggio si
devono aggiungere i benefici ambientali che possono essere ottenuti dal ricorso
alla tecnologia del legno e che spiegano
la notorietà a livello cittadino di questo intervento.
48
8.3
Casa Montarina
Nazione: Svizzera
Città: Lugano
Anno: 2005-2007
Architetto: Felder & Steiger
L’intervento, progettato dallo studio Felder & Steiger a Lugano, si caratterizza per
la particolare condizione di avere le sembianze di una torre residenziale senza tuttavia possedere la stessa densità di questa tipologia abitativa.
L’edificio ospita infatti solo 4 alloggi che
sono tuttavia concepiti come l’aggregazione di 4 abitazioni monofamiliari in un
unico volume.
La soluzione elaborata dai progettisti sfrutta abilmente la notevole pendenza del
lotto per ottenere due coppie di appartamenti in duplex e triplex sovrapposti tra
di loro. Tutte e quattro le unità presentano un ingresso indipendente ed ognuna
gode di uno spazio esterno a contatto diretto con il giardino oppure in copertura,
dove sono disponibili due ampie terrazze.
Una scala collocata all’interno permette il
collegamento dei diversi livelli di ogni appartamento.
Analizzando il progetto dal punto di vista
costruttivo, si osserva come la costruzione
tenti di ottimizzare la soluzione tecnologica adottata facendo lavorare le parti
portanti in base all’andamento del terre49
no.
Le strutture in elevazione sono, infatti, realizzate in legno con elementi disposti a
telaio, opportunamente controventati da
setti portanti in legno disposti in direzione
ortogonale alle curve di livello del suolo. Ovviamente, dovendo contrastare la
spinta esercitata dal terreno, le strutture
contro terra sono realizzate in calcestruzzo armato.
Su questa massa cementizia vengono installate le strutture in legno che presentano solai in pannelli incrociati e tamponamenti in legno.
Risulta anche particolare la disposizione
delle aperture sulle pareti esterne, con finestre a tutt’altezza che privilegiano l’orientamento est-ovest seguendo così la
naturale esposizione solare del sito.
Oltre ad una certa attenzione nei confronti di un approccio sostenibile alla costruzione, il progetto ha previsto anche
alcuni accorgimenti per il contenimento
dei consumi di energia, grazie all’introduzione di pompe ad energia geotermica e
4 scambiatori di calore indipendenti.
50
8.4
Casa unifamiliare
Nazione: Italia
Città: Bione (BS)
Anno: 2012-2013
Architetto: Marçio Tolotti (Estudoquadro)
Questo progetto è opera dell’architetto
di origini brasiliane Marçio Tolotti titolare
di Estudoquadro, ed è situato a Bione, comune in provincia di Brescia. È stata progettata e realizzata tra il 2012 e il 2013.
Il progetto è caratterizzato dallo sfruttamento completo della tecnologia XLAM
per la realizzazione di un’abitazione di circa 200mq, in un terreno in montagna, che
presenta un dislivello di 7,50 metri.
L’edificio si sviluppa in lunghezza su un unico livello ed è diviso in tre sezioni che si
inclinano in funzione dell’andamento del
terreno e all’esposizione del lotto.
Le tre parti, di diversa larghezza, sono
concatenate in modo da permettere una
continuità degli spazi interni e quindi delle funzioni. L’ingresso è orientato a nord–
ovest, chiuso e protetto da elementi scorrevoli in legno, il blocco centrale ospita
invece la cucina, il bagno, la camera e
la sala da pranzo, mentre la parte finale è
orientata a sud–est, rivolta verso i boschi e
la valle, completamente permeabile grazie alle ampie vetrate e ospitante le funzioni principali della casa, come il soggiorno, la camera padronale ed un bagno di
51
servizio. Le vetrate, disposte a sud–ovest,
garantiscono un apporto di calore gratuito nei mesi invernali.
L’intera sezione dell’edificio viene divisa
lungo la sua lunghezza, tramite una parete che segue il colmo della copertura,
presentando così due zone distinte, una
rivolta verso il monte che ospita i servizi e
l’altra rivolta verso valle che invece ospita
un’alternanza di spazi pubblici e privati.
L’organizzazione volumetrica garantisce una splendida visione panoramica
sull’ambiente naturale circostante costituito dai pendii del bresciano.
Tutta la struttura dell’abitazione è infatti in legno lamellare XLAM ed il suo montaggio prevede tempistiche di circa una
settimana (con esclusione degli impianti)
diminuendo notevolmente i tempi e i costi
di cantiere.
Come visto nei capitoli precedenti i pannelli possono essere rifiniti sia esternamente che internamente. In questo caso, però,
l’idea è quella di avere un edificio totalmente integrato con la natura, sia nella
forma, che ricorda un fienile, sia nei materiali, lasciando il legno di larice totalmente
a vista sia all’interno che all’esterno.
Questa abitazione, definita passiva, si colloca in classe energetica A+ e consuma
meno di 10 KWh/mqa, consentendo così
un notevole risparmio energetico, un basso impatto ambientale e una diminuzione
delle emissioni nocive dovute ai prodotti
52
di scarto. È definita passiva perché autosufficiente dal punto di vista dell’apporto
di calore, eliminando completamente il
bisogno dei tipici impianti di riscaldamento e di raffrescamento.
Le vetrate che interrompono la struttura
in legno consentono di immettere calore all’interno della casa e di mantenerlo
grazie ad un recuperatore che utilizza un
sistema di ventilazione meccanica controllata.
Per il recupero dell’acqua piovana, con
scopo di irrigazione e sanitario, è stato installato un serbatoio da 10000 litri.
53
8.5
Centro Polifunzionale Sociale
Nazione: Italia
Città: Brescia
Anno: 2011-2012
Architetto: ABnormA Architetture
L’intervento riguardante la realizzazione
di un edificio a funzione sociale si inserisce in un’area triangolare di circa 3000
mq ai margini del centro storico di Brescia
a ridosso della linea ferroviaria. L’edificio
sorge su un’area sulla quale era situato
un deposito demolito di cui resta solo un
lato delle pareti perimetrali, il nuovo corpo si sviluppa su due piani fuori terra e uno
in quota ribassata di circa 3 m rispetto al
piano di campagna. Per sfruttare la maggiore superficie possibile con il minimo impatto volumetrico si è scelto un impianto
a corte chiusa con un sistema distributivo
su ballatoi interni.
Il cantiere per la realizzazione dell’opera
è rimasto attivo 365 giorni, dal 17 gennaio
2011 al 16 gennaio 2012.
Elemento connotante l’intervento è il rivestimento in legno, che denuncia in modo
esplicito la struttura dell’edificio realizzata
integralmente in pannelli di legno XLAM,
materiale dalle caratteristiche prestazionali compatibili con l’ambiente e il risparmio energetico e che arricchisce con la
sua irregolare scabrosità il prospetto essenziale degli edifici. Il complesso ospita quat54
tro realtà associative. Nell’edificio è inoltre
presente un’area residenziale progettata
in coerenza con la vocazione sociale del
complesso; sono stati infatti realizzati appartamenti in co-housing per studenti, tipologia decisamente rara nell’hinterland
bresciano.
Il progetto del centro polifunzionale sociale prevede la realizzazione di tre corpi principali realizzati in legno XLAM che si
intersecano a formare una corte centrale
irrigidita dalla presenza di una struttura in
acciaio a sostegno dei solai e dei ballatoi
distributivi.
L’acqua calda dell’edificio per uso sanitario e per il riscaldamento viene prodotta
da due impianti distinti: il primo costituito da una pompa di calore geotermica
che sfrutta come volano termico l’acqua
di falda, e il secondo da una centrale a
biomassa (legna da ardere). Quest’ultima
rappresenta la funzione tecnologica più
“pesante”, per la quale è stato creato un
corpo collaterale separato dalla struttura
che prevede la possibilità di accesso a
furgoni e mezzi da lavoro per consentire
il carico e lo scarico del combustibile. La
richiesta di energia elettrica dell’edificio è
in parte assorbita dai pannelli fotovoltaici integrati, installati sulle falde del tetto
orientate a Est e sulle coperture piane inclinando opportunamente i pannelli con
l’ausilio di strutture leggere che limitano la
percezione visiva dal fronte strada.
55
8.6
Social Main Street
Nazione: Italia
Città: Milano
Anno: Architetto: URBAM + Dante Benini & Part-
ners Architects
Progettando nell’ambito del social housing, ovvero per clienti con un reddito
identificato ma non sufficiente per acquistare, i progettisti dello studio URBAM +
Dante Benini & Partners Architects hanno
dovuto sviluppare a Milano un prototipo
che si potesse replicare ed esportare, con
inoltre un segno architettonico che fosse
sinonimo di benessere. Il progetto sviluppato è stato quindi definito Social Main
Street, in quanto a questo va il compito
di rappresentare la strada maestra per il
sociale.
Per quanto riguarda l’analisi tecnica del
progetto, si osserva come la composizione nasca da una forma elementare, il parallelepipedo, dato l’incremento di costi
che sarebbe seguito ad un incremento
della complessità di questa forma. Viene
quindi presentata una torre in legno con
100 appartamenti e 2 piano adibiti a box
per auto.
Fino ad oggi la costruzione in XLAM più
alta è quella a Murray Grove a Londra
vista in precedenza, ma qui si arriverà a
15 piani, utilizzando un basamento tradi56
zionale di calcestruzzo armato di 3 piani
con un cavedio centrale con struttura in
metallo e tramezzi in legno. Risulterà dunque essere la costruzione in legno più alta
del pianeta.
Il progetto ha previsto un pieno sfruttamento dello spazio, dove tutto è adibito
ad una funzione, prevedendo soluzioni di
alta qualità per fornite indicazioni all’interno e all’esterno del palazzo.
Ad ogni piano ci saranno zone giardino,
mentre a piani alterni sono state previste
postazioni Wi-Fi ed un cortile per il gioco
dei bambini, il tutto completato da una
palestra sulla copertura che sarà verde,
per fare massa termica, con aree di svago
e la possibilità di installare pannelli solari.
Inoltre un serbatoio per l’acqua piovana
permetterà l’irrigazione, il lavaggio delle aree comuni e lo scarico delle acque
nere, mentre un sistema automatizzato
autogenerante provvederà alla vaporizzazione ascensionale del cavedio centrale.
Nella progettazione dell’edificio è stata
posta attenzione nel cercare la massima
razionalizzazione delle forme e degli spazi,
utilizzando una pianta quadrata e schemi
prospettici semplici e modulari.
Basandosi sulla pianta, è stata studiata la
distribuzione degli appartamenti di taglio
minimo, ovvero 48 metri quadri, definita
come cellula minima, scegliendo un’impostazione che garantisse 10 alloggi per
57
piano. È stato scelto un posizionamento a
corona intorno ad una corte interna per
permettere di dare forma all’edificio senza tuttavia condizionarne il contenuto. Infatti, salendo i vari piani, è possibile avere alloggi di dimensioni maggiori, grazie
all’aggregazione delle cellule base. Ripetendo lo schema sono state, infatti, ottenute le abitazioni più grandi fino ad arrivare agli ultimi piani, dove sono collocati
appartamenti di 100 metri quadri. Questo
è stato possibile grazie allo svincolamento della pianta dell’edificio dal suo sistema distributivo e strutturale, cosa che ha
permesso di ottenere un’estrema flessibilità sulla scelta delle tipologie abitative ed
una notevole adattabilità in caso di possibili trasformazioni per cambio di esigenze
da parte dei gestori del complesso.
La distribuzione verticale viene consentita
da 2 corpi separati di scale ed ascensori,
la cui struttura ha inoltre una funzione portante per l’intero edificio.
La distribuzione orizzontale è invece permessa da passerelle ancorate al perimetro interno della corona di appartamenti.
Il profilo interno su cui corre la passerella
ed il profilo esterno dell’edificio sono anche i setti portanti dell’involucro, con una
soluzione che enfatizza la volontà di assicurare libertà e flessibilità degli interni per
ogni possibile soluzione di spazi.
Per dare al cavedio centrale anche funzioni di alta qualità sono stati studiati alcu58
ni piani particolari: ad intervalli regolari, sui
vari piani, si potranno infatti trovare salette attrezzate allestibili ad area studio, area
relax, sala lettura o piccoli giardinetti di
natura rocciosa o vegetativa in base alle
condizioni ambientali e di luce, comunque progettate per una facile gestione e
manutenzione.
Per contenere maggiormente i costi di
costruzione, sono state utilizzate solo 3 tipologie di serramenti: finestratura grande,
finestratura piccola per i bagni e bow-window. Osservando il prospetto, si nota
come le posizioni in facciata delle finestrature siano scandite da un passo costante e modulare, con ampie possibilità di
prefabbricazione. I bow-window, colorati
con tonalità sgargianti per dare dinamicità al prospetto, sono anch’essi elementi
prefabbricati, e vengono realizzati a forma di prisma con base a triangolo rettangolo, con tasselli annegati per il fissaggio
al muro del prefabbricato già predisposto
per l’alloggiamento. Grazie alla dinamicità della dislocazione dei bow-window, il
loro differente orientamento e la scelta di
un’ampia gamma cromatica, si sono ottenuti molteplici effetti: una forte identità
personale dell’edificio, una forte identità
individuale per ogni famiglia, un annullamento di ogni effetto di massificazione,
una concentrazione ed omologazione
che il fabbricato, per conto della sua mole
imponente, assumerebbe facilmente.
59
8.7
Complesso via Cenni
Nazione: Italia
Città: Milano
Anno: 2012-2013
Architetto: Fabrizio Rossi Prodi
L’intervento di edilizia sociale a Milano si
sviluppa su un’area complessiva di 17.000
metri quadrati secondo il progetto dell’architetto Fabrizio Rossi Prodi di Firenze.
Il progetto nasce dal concetto di comunità e come questa possa essere sviluppata
e consolidata anche in un contesto urbanistico monofunzionale e con una presenza limitata di poli aggreganti quale quello
dell’ambito di via Cenni. In particolare il
progetto si basa sulla considerazione che
ad una varietà da un punto di vista tipologico degli alloggi corrisponde una varietà
da un punto di vista sociale.
Il punto di partenza è desunto dalla tradizione, ben rappresentata dalla cascina
presente nell’area di via Cenni, così come
lo sono le regole compositive di generazione e di articolazione del volume, l’impianto a corte e il tema dell’incastellamento,
l’espressione invece è contemporanea.
Elemento generatore del progetto è lo
spazio aperto concepito come flusso di
attività non solo tra i due margini costruiti
adiacenti, della caserma e del deposito
ATM, ma anche tra la città costruita e il
sistema di città di transizione dove sono
60
presenti gli elementi principali del verde
metropolitano.
La continuità tra la dimensione privata
dell’alloggio e quella pubblica degli spazi
aperti è ben espressa dai temi architettonici delle terrazze e delle logge, elementi
di caratterizzazione plastica del volume
ma soprattutto espressione di una relazione tra il dentro e il fuori, tra la vita del singolo cittadino e quella dell’intera comunità.
Il sistema costruttivo dell’edificio, 4 torri di
9 piani, per un totale di 123 appartamenti, é a pannelli portanti in legno XLAM. Si
tratta di una soluzione preferita sia per
motivi di carattere ecologico-ambientale sia per le potenzialità tecniche che
consentono la realizzazione di edifici multipiano con elevate prestazioni in termini
di sicurezza strutturale e comfort abitativo.
Il valore della flessibilità proposto nella distribuzione degli spazi interni dell’alloggio,
garantito dallo stesso sistema costruttivo,
consente una personalizzazione dell’ambiente della casa secondo una modalità
partecipata. Le peculiarità dell’involucro
consentono, inoltre, la realizzazione di un
edificio in classe energetica A in modo da
ottenere un risparmio nella conduzione
degli edifici.
Altro importante traguardo raggiunto da
questo edificio è i tempo di realizzazione,
che ha superato le aspettative e si è ridotto a soli 18 mesi di cantiere.
61
8.8
Ecoscuola “Adriano Olivetti”
Nazione: Italia
Città: Scarmagno
Anno: 2011-2012
Architetto: FFWD-Architettura
Nel 2007 i comuni dell’Unione Collinare del
Piccolo Anfiteatro Morenico Canavesano
(Strambino, Scarmagno, Vialfrè, Romano
Canavese, Perosa Canavese, Mercenasco, San Martino Canavese) decisero di
realizzare un nuovo edificio per razionalizzare i propri plessi scolastici ormai inadeguati e di piccole dimensioni, in parte
ancora costituiti da aule pluriclasse. Con
l’ausilio di uno studio sulla migliore localizzazione del plesso scolastico venne scelta
un’area nel comune di Scarmagno di proprietà comunale già urbanizzata e destinata ad impianti sportivi a poca distanza
dal centro storico, dall’autostrada TorinoIvrea-Aosta e dal celebre complesso industriale dell’Olivetti. Il progetto della nuova
scuola è stato assegnato nel 2008 allo studio associato FFWD Architettura. La nuova scuola, prevista per circa 130 allievi, si
compone di spazi per la didattica (aule,
laboratori e sala polivalente) ed una mensa, oltre gli spazi connettivi, per una superficie edificata complessiva di mq 1.200.
I lavori sono iniziati nel mese di Settembre
2011 e si sono conclusi nello stesso mese
del 2012 consentendo l’inizio dell’anno
62
scolastico 2012-2013 già nella nuova struttura.
La sostenibilità ambientale ed energetica
e l’inserimento paesaggistico sono stati i
principi guida per il progetto della nuova
scuola elementare. La forma del fabbricato è di tipo compatto con tetto piano
e risulta disposto secondo l’orientamento
Nord-Sud, ideale per conseguire una buona efficienza termica ed energetica. Nel
lato Sud in cui si ottiene il massimo soleggiamento degli ambienti sono state disposte le aule contraddistinte da grandi vetrate. Nel lato nord che necessita, invece, di
minori aperture sono state previste le parti
destinate alle attività complementari, ai
servizi ed agli spazi connettivi. La distribuzione degli spazi è semplice ed intuitiva: su
due livelli per la parte principale del fabbricato destinata alle aule e ad un piano
per le parte destinata a mensa, direttamente accessibile dall’ingresso principale
e dalla corte interna caratterizzata da un
prato verde. Il rivestimento delle facciate
è stato principalmente realizzato in doghe
di legno di larice sia per favorire un più delicato inserimento dell’edificio nel contesto paesaggistico della piana di Scarmagno contraddistinto ancora da macchie
boscate e sia come segno concreto e
visibile della sostenibilità ambientale ed
energetica perseguita nella progettazione e realizzazione della nuova scuola. Gli
sfondati dei prospetti interni verso la corte
63
a giardino sono, invece, rivestiti da pannelli in fibrocemento di colore bianco che
si alternano alle ampie vetrate realizzate
con serramenti in alluminio ad alte prestazioni energetiche adeguatamente protetti dallo sporto del fabbricato che funge
anche da elemento frangisole. Le vetrate
nel lato Sud sono poi ulteriormente schermate da un sistema di veneziane elettrificate del medesimo colore dei pannelli
delle pareti: la regolazione della luminosità degli spazi interni determina perciò al
contempo un dialogo tra il monocromatico dinamismo delle facciate con il prato della corte interna. Le grandi vetrate
facilitano il contatto tra gli spazi interni
dell’edificio con gli spazi esterni: le aule
ed il locale mensa risultano “immersi” nello
spazio verde della corte interna e nel paesaggio circostante, che nel corridoio al
primo piano viene variamente incorniciato da un giocoso sistema di aperture. Le
strutture portanti dell’edificio sono interamente realizzate con il sistema costruttivo
in legno XLAM. Tra i vantaggi che si ricervavano in questo edificio e sono stati ottenuti grazie all’utilizzo di questa tecnologia
ricordiamo: una maggiore velocità nella
posa degli elementi strutturali, un minore
consumo in cantiere di acqua e di energia elettrica ed una maggiore sostenibilità
ambientale considerando che il legname
oggi utilizzato è certificato e proviene da
foreste a gestione controllata.
64
Un’altra significativa scelta progettuale
è stata quella di non prevedere per l’impianto di riscaldamento l’uso di combustibili fossili. Pertanto è stato realizzato un
impianto geotermico costituito da una
pompa del tipo terreno/acqua che alimenta l’impianto termico costituito da
pannelli radianti a pavimento in grado di
assicurare un notevole comfort igrotermico. Il consumo di energia elettrica viene
calmierato da un impianto fotovoltaico
posto sul tetto dell’edificio, mentre l’acqua calda sanitaria viene fornita dai pannelli solari. Il necessario ricambio dell’aria
nei locali dell’edificio è stato realizzato
tramite un’Unità di Trattamento dell’Aria,
con canalizzazioni di distribuzione aria poste nei controsoffitti. L’insieme di queste
soluzioni impiantistiche hanno consentito
alla nuova scuola di essere certificata nella classe energetica A+ con un consumo
pari a 6,5 kWh/mc.
65
8.9
Complesso ex-Longinotti
Nazione: Italia
Città: Firenze
Anno: 2011
Architetto: Case S.p.a
Il complesso residenziale è stato realizzato nell’area che è stata fino al 1974 sede
delle industrie Longinotti a Firenze. Da allora sono stati realizzati diversi progetti di
riqualificazione urbana che hanno portato l’area di progetto alla conformazione
attuale.
Risulta però tuttora incompleto il recupero
urbano del grande isolato compreso tra
via Datini, via Erbosa, via Traversari e viale
Giannotti.
È stata quindi presentata il 13 marzo 2006
una variante urbanistica finalizzata alla
“riduzione del disagio abitativo dei conduttori di immobili assoggettati a misure
esecutive di rilascio”, caratterizzata da
un forte carattere di sperimentazione e
di biocompatibilità a basso impatto ambientale. Seguendo tali prescrizioni, è
nato il progetto dell’edificio A, articolato
sull’allineamento con edifici esistenti lungo il marciapiede di viale Giannotti, con
gli arretramenti di 2 metri al piano terra ed
al sesto piano nel rispetto delle normative.
Osservando il fronte sui viali, si notano i caratteristici sporti scorrevoli nelle logge che,
nell’utilizzo giornaliero, schermano dai
66
raggi solari e dal rumore degli autoveicoli,
formando con i vari scorrimenti un fronte
dinamico.
Nel fronte sul retro, la composizione del
prospetto è regolata nella parte centrale
dal ritmo delle finestre quadrate, cui si aggiungono alcune zone arretrate per realizzare logge di pertinenza.
Studiando invece l’edificio B, si osserva la
pianta a corte, con 2 appartamenti a piano ed il piano terra dotato di accessi ai
garage ed ai vari alloggi.
Sul fronte lungo via Traversari è posizionato un volume utilizzato per la collocazione
degli impianti, mentre la superficie rimanente è destinata a funzioni condominiali
e parcheggio per cicli e motocicli.
Infine l’edificio C, adibito a ludoteca, si inserisce all’interno della piazza adiacente,
con un carattere di notevole leggerezza
ed opportunamente colorata per assecondare il gradimento dei bambini che
frequentano il parco sul quale si affaccia.
Analizzata la composizione architettonica
dei 3 edifici, ci si può concentrare sullo studio delle tecnologie costruttive.
Le strutture sono infatti completamente realizzate utilizzando pannelli di legno
massiccio XLAM. Questi vengono disposti
ortogonalmente uno rispetto all’altro, così
da formare elementi rigidi, resistenti e stabili, di spessore variabile tra gli 8 cm ed i
30 cm.
L’ottimizzazione nell’utilizzo della tecnolo67
gia a pareti portanti in XLAM ha permesso di realizzare una struttura con elevato
numero di piani (fino a 6 nell’edificio A), in
cui le pareti ed i solai sono formati da diaframmi costituiti da pannelli in legno massiccio molto rigidi e resistenti, collegati tra
loro grazie ad unioni meccaniche.
In particolare, per l’edificio di 6 piani, la
struttura verrà realizzata grazie a:
– fondazioni e piano interrato con struttura
in calcestruzzo armato;
– 6 piani fuori terra con struttura interamente a pannelli in legno XLAM, incluse
pareti, solai di interpiano e di copertura,
scale e vani ascensore;
– finiture tradizionali con intonaco e pannelli di rivestimento in legno-cemento lungo le facciate esterne, pannelli in cartongesso per le pareti interne, pavimentazioni
in ceramica e controsoffitti in cartongesso.
La resistenza sismica dell’edificio è stata
dominante sin dalle prime fasi della progettazione rispetto agli altri aspetti.
Lo studio progettuale ha dovuto affrontare ben 3 aspetti. Allo stato attuale, non si
ha, infatti, conoscenza di realizzazioni di
edifici a struttura in legno di queste dimensioni e con questo sistema costruttivo realizzate in zona sismica.
In secondo luogo, l’essere partiti da una
soluzione architettonica pensata nelle
fasi iniziali per un sistema intelaiato in calcestruzzo armato, con soluzioni particolarmente impegnative dal punto di vista
68
strutturale (il corpo dell’edificio che va dal
1° al 5° piano sporge a sbalzo su 2 fronti
rispetto al piano terreno, per poi riprendere la stessa configurazione planimetrica
all’ultimo piano), ha reso ancora più impegnativa la progettazione.
Come terzo aspetto, deve essere considerata l’attuale carenza di indicazioni sia
progettuali che costruttive all’interno del
quadro normativo sia italiano che europeo, che ha reso necessario uno sforzo
progettuale maggiore per ricavare e motivare le scelte progettuali ed i metodi di
calcolo adottati, così da garantire il pieno rispetto dei requisiti di sicurezza previsti
dalla normativa in vigore.
Come soluzione per i giunti tra i diversi
pannelli verticali dello stesso piano si è optato per una sequenza di più pannelli che
costituiscolo la stessa parete.
L’utilizzo di questa soluzione, a differenza
della realizzazione delle pareti con un unico pannello già dotato di tutte le aperture, permette di ottenere un migliore comportamento strutturale dell’edificio nei
confronti delle azioni sismiche, una maggiore praticità e velocità durante le fasi di
trasporto e montaggio dell’edificio.
Durante la fase di modellazione, gli edifici
sono stati elaborati schematizzando, oltre
ai componenti strutturali in legno, anche
tutti gli elementi di connessione meccanica con le relative caratteristiche di resistenza e rigidezza.
69
L’azione sismica è stata calcolata considerando l’edifico in Classe IV secondo il
D.M. 14/01/2008, cioè come costruzioni
con funzioni pubbliche o strategiche di
particolare importanza, anziché in Classe
II, come previsto per gli edifici di civile abitazione, prevedendo quindi una condizione di carico notevolmente più gravosa
rispetto a quella imposta dalla normativa.
Sono state inoltre pienamente rispettare le
indicazioni riportate nelle “Linee guida per
l’edilizia sostenibile” della regione Toscana, e per la progettazione è stato fatto riferimento alle “Linee guida per l’edilizia in
legno”, pubblicate dalla regione Toscana
nel 2009, che hanno costituito un valido
ed efficace strumento di supporto.
Analizzando anche la resistenza al fuoco
degli elementi strutturali, si osservano prestazioni di tutto rispetto: infatti la resistenza
la fuoco è REI 60, con campate dei solai
fino a 5,70 metri.
70
8.10 Asilo “La Velocca”
Nazione: Italia
Città: Poggio Picenze (AQ)
Anno: 2010
Architetto: Marco Borriello
Questo progetto è quello utilizzato da
“Treviso x l’Aquila”, che ha lo scopo di donare un asilo nido al comune di Poggio Picenze in provincia dell’Aquila. Un comune
che fa parte di un comprensorio di cinque
località e che a causa del sisma ha perso
completamente l’edificio pre-esistente.
Quest’asilo è progettato per ospitare quaranta bambini di un’età compresa tra i tre
mesi e i tre anni e prevede una struttura di
elevato livello qualitativo dove ovviamente saranno rispettati tutti i requisiti di sicurezza, antisismicità e compatibilità con i
moderni parametri di sostenibilità ambientale e di risparmio energetico.
Questi obiettivi sono stati raggiungibili grazie all’utilizzo della tecnologia del legno
lamellare XLAM, applicata in maniera rigorosa sia in fase di progettazione che in
fase di cantiere.
In questo progetto sono presenti varie soluzioni che, come abbiamo già visto nei
capitoli precedenti, sono essenziali per il
raggiungimento di performance eccellenti in campo sismico e di isolamento termico.
Il cordolo di base è realizzato in travatu71
ra di legno lamellare di larice fissato alla
platea con idonei tasselli, impermeabilizzando con guaina sulla faccia inferiore a
contatto con il calcestruzzo, il tutto a protezione delle pareti. Il fissaggio della parete stessa è fatto mediante staffe di acciaio zincato alla platea ed ai cordoli.
La parete esterna portante è composta
da una parete non a vista. L’isolamento
termico continuo sulle pareti esterne è costituito da pannelli rigidi in lana di roccia di
spessore 100 mm. L’isolamento alla base
della parete è composto da pannelli di
polistirene di densità 30 Kg/m3 posizionato
su tutto il perimetro fino a 50 cm da terra
per uno spessore 100mm. Il rivestimento interno delle pareti portanti è costituito da
pannelli in lana di legno dello spessore di
50 mm fissati alla struttura in legno con apposita ferramenta, si hanno poi dei montanti tra i quali si ha lana di roccia, ancora
più verso l’interno vengono applicate due
lastre di cartongesso.
Le pareti portanti interne sono sempre costituire da pannelli multistrato di abete rosso di spessore 97 mm. Da entrambi i lati si
ha un’intercapedine costituita da un’ossatura metallica tra i cui montanti si ha
lana di roccia. Le pareti divisorie sono di
due tipi costituite in modo quasi identico,
cambia lo spessore dell’ossatura metallica con l’interposizione di lana di roccia,
nel primo caso ha spessore 75 mm, nel secondo 100 mm.
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La copertura è a falda inclinata, composta di travature principali e secondarie in
legno lamellare di abete rosso. Il perlinato
in abete rosso ha uno spessore di 34 mm.
Il tutto tagliato a misura, impregnato con
prodotto fungo battericida-antimuffa alle
resine vegetali e Sali di boro in soluzione
acquosa.
Tutte queste soluzioni, applicate in maniera rigorosa e precisa, hanno permesso
all’edificio di ottenere la classificazione
energetica A+ con un consumo di energia pari a 6,2 kWh/mc con una spesa molto contenuta rispetto ad altri edifici della
stessa classe.
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9. Vantaggi e svantaggi
La costruzione di un edificio in XLAM è una
scelta che presenta diversi vantaggi e
svantaggi, sia per quanto riguarda le caratteristiche del materiale che la sua messa in opera.
Dal punto di vista prestazionale abbiamo
visto che grazie all’utilizzo del legno lamellare si ha il superamento del limite della
campata libera e della curvatura. Da non
trascurare è inoltre l’aumento delle prestazioni meccaniche dovute all’incrocio
della nervatura tra le lamelle dei pannelli.
Per quanto riguarda il fattore energetico
i vantaggi legati all’utizzo di questa tecnologia sono molteplici, sia diretti che indiretti. Diretti perché l’energia impiegata
nel processo produttivo è molto inferiore
rispetto a quella che occorre per la realizzazione di abitazioni con cemento armato o in mattoni. A costi meno elevati e
in meno tempo è possibile demolire manufatti in legno dove quest’ultimo è utilizzabile nuovamente in altri settori; indiretti
poiché un edificio realizzato con questa
tecnologia presentano un alto livello prestazionale di isolamento termico e acustico.
Con l’utilizzo di questa tecnica costruttiva
sono diversi anche i vantaggi di carattere economico e tempistico, strettamente
legati tra loro. L’utilizzo di pannelli XLAM
per l’edilizia consente di ottenere un edifi74
cio ad alta classe energetica anche con
spessore molto ridotto rispetto ai materiali da costruzione tradizionali. Dal punto di
vista sismico si consideri che il legno è un
materiale con una rigidezza molto bassa
e questo permette di assorbire l’energia
del sisma; una costruzione in legno molto
leggera risponde molto meglio alle sollecitazioni.
Un altro importante vantaggio è quello
della tempistica legata ai tempi di cantiere, notevolmente ridotti grazie alla maggior facilità di messa in opera dei pannelli
XLAM e al loro peso ridotto, nonché all’assenza di lavorazioni umide, che richiedono molto tempo e manodopera.
Si può considerare un’arma a doppio
taglio l’accuratezza e la precisione del
progetto con pannelli prefabbricati, che
quasi non contempla le variazioni in corso d’opera. Se da un lato questo è molto
positivo poiché non lascia nulla al caso,
dall’altro si presenta come un grosso problema da affrontare in caso di imprevisto.
La progettazione di un edificio in XLAM
necessita di un’approfondita conoscenza
del materiale e del suo comportamento.
Questa conoscenza non è però diffusa
tra i progettisti italiani e europei, il che rende più costosa la prestazione. Allo stesso
modo la ditta di costruzione dovrà essere
specializzata in questo tipo di edifici, rendendo il preventivo sicuramente più alto
rispetto ad una ditta comune.
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10. Conclusioni
La cultura della progettazione con elementi strutturali lignei è ancora oggi, soprattutto in Italia, prerogativa di un ristretto
numero di professionisti specializzati, mentre la crescente espansione del mercato
edilizio in questa direzione richiederebbe
una maggiore diffusione di competenze
specifiche.
Un altro grosso problema che si presenta
in Italia, più che nel resto dell’Europa, è
l’assenza dell’edificio in legno nella cultura più tradizionale. Questo problema è riscontrabile soprattutto nel comprtamento
del committente che, non conoscendo il
materiale, poiché assente nel panorama
locale, è più propenso a scartarlo a favore di un materiale e una tecnologia tradizionali.
Non giocano a favore della tecnologia
del lamellare, e del legno in generale, i
pregiudizi sulla sua durabilità e resistenza.
Tradizionalmente l’abitazione è vista come
una garanzia ed un bene che si tramanderà per generazioni, ed è idea comune
che il legno non sia il materiale adatto al
perseguimento di questo obiettivo.
Inoltre nel centro e sud Italia la reperibilità
del materiale legno è più limitata rispetto
ad altri materiali da costruzione, come la
pietra o la terra, e questo si ripercuote sui
costi.
Altro fattore che sicuramente influenza la
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scelta del committente è la grande manutenzione che gli edifici in legno richiedono per mantenere un livello prestazionale alto.
Ritengo comunque che il maggior limite
alla diffusione della costruzione in XLAM e
alla conoscenza dei suoi vantaggi e delle sue potenzialità sia da ricercare nella
mancanza del materiale legno nella nostra cultura, nonché nella necessità di
un’approfondita conoscenza delle sue
applicazioni sia da parte dei progettisti
che da parte delle ditte di costruzione.
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12. Bibliografia
- J. Natterer, T. Herzog, M. Volz, Grande atlante di architettura: Atlante del Legno,
Ed. UTET, 1999
- Martelli, U. Sannino, A. Parducci, F. Braga, Moderni sistemi e tecnologie
antisismici: Una guida per il progettista,
Ed. 21mo Secolo, 2007
- Bernasconi, Xlam: proprietà e caratteristiche di un materiale innovativo, Convegno “L’altro massiccio – caratteristiche
e possibilità d’impiego del materiale”, Novembre 2008
- A. Presutti, P. Evangelista, Edifici multipiano in legno a pannelli portanti in XLAM,
Dario Flaccovio Editore, Marzo 2014
- M. Piazza, R. Tomasi, R. Modena, Strutture
in legno, Ed. HOEPLI, 2009
- L. Zevi, E. Milone, M. Nicoletti, R. Perris, Il
nuovissimo manuale dell’Architetto, Mancosu Editore, Gennaio 2003