L’edificio in legno nel bacino mediterraneo

L’edilizia in legno è una realtà in forte espansione che attira l’attenzione di imprese, progettisti e committenti che desiderano un elevato benessere abitativo unito alla coscienza di compiere una scelta sostenibile sia dal punto di vista economico che ambientale.

Il bacino del Mediterraneo è caratterizzato da particolari condizioni climatiche, molto diverse a seconda della posizione geografica e orografica in cui si trova l’edificio.

Le condizioni climatiche variano di molto, spaziando dall’ambiente alpino a quello marittimo. Temperatura, umidità e guadagni solari hanno una grande variabilità spaziale e una grande influenza sul rendimento energetico di un edificio. Altra peculiarità del bacino mediterraneo è la vulnerabilità sismica. In questo contributo verranno presentate tutte le caratteristiche ed i possibili vantaggi che può offrire il materiale legno come materiale da costruzione utilizzato in tale contesto. Dal punto di vista statico, la leggerezza di tale materiale permette di realizzare un edificio altamente performante, rendendo meno onerosa la progettazione sismica riducendo in prima battuta le forze sismiche orizzontali e demandando la dissipazione energetica ai collegamenti metallici sfruttando la loro duttilità.

Durante la progettazione di un edificio si deve tenere in considerazione non solo gli aspetti statici, ma anche gli aspetti termici, igrometrici ed acustici al fine di garantire un elevato livello di benessere all’interno dell’edificio. Il legno può essere il materiale ottimale per raggiungere un buon compromesso volto a soddisfare tutti questi aspetti.

La seguente relazione individua le soluzioni tecniche, i suggerimenti per procedere ad una progettazione efficiente delle strutture in legno e sottolinea le caratteristiche da seguire al fine di ottenere una progettazione integrata efficiente. Saranno inoltre analizzati alcuni aspetti critici fornendo delle soluzioni con particolare attenzione ad alcuni importanti dettagli costruttivi. È rilevante sottolineare il fatto che non solo la progettazione riveste un ruolo importante, ma anche le successive fasi costruttive dell’edificio devono essere curate al meglio e avallate dalla scelta di imprese affidabili, con la selezione dei materiali idonei. Per questi motivi è estremamente fondamentale realizzare partnership con le aziende che godono di lunga esperienza sul campo delle costruzioni in legno e che riescono a fornire soluzioni innovative in questo settore.

Le brevi note che seguono si propongono come obiettivo quello di approfondire la realtà dell’edilizia in legno nel contesto mediterraneo. I vantaggi del legno impiegato come materiale da costruzione sono noti per l’ambiente alpino ed in generale per gli ambienti caratterizzati da climi freddi, come il Nord Europa ed il Nord America. Ciò ha ragioni storiche forse più che tecniche, soprattutto oggi che la realizzazione di edifici in legno può servirsi di strumenti altamente tecnologici ed innovativi. Quali sono questi strumenti? Chi li può utilizzare? Sono sfruttati al meglio?
Queste le domande a cui si cercherà di rispondere con il seguente contributo.
Saranno presentati i parametri descrittivi del contesto mediterraneo funzionali all’acquisizione dei dati necessari alla progettazione e realizzazione di un edificio in legno, si approfondirà il tema del buon costruire e si esamineranno situazioni progettuali (e di cantiere) con relative soluzioni proposte in un’ottica di visione complessiva del sistema casa e di relazione sinergica tra singole scelte e prodotti.

Edilizia in legno

L’edilizia in legno è una realtà in forte espansione che attira l’attenzione di imprese, progettisti e committenti che desiderano un elevato benessere abitativo unito alla coscienza di compiere una scelta sostenibile sia dal punto di vista economico che ambientale.

Storia e diffusione

La diffusione delle prime costruzioni in legno nella preistoria è stata permessa e favorita essenzialmente da due fattori: il primo, ambientale, è la disponibilità di materia prima a distanze ragionevoli dal luogo di costruzione; il secondo, diciamo “tecnologico”, è la conoscenza o acquisizione di strumenti e tecniche di lavorazione. Questi stessi fattori determinano oggi la diffusione delle moderne costruzioni in legno. Le macchine per il taglio, l’incollaggio ed in generale la lavorazione in stabilimento a controllo numerico, sono oggi estremamente precise e produttive, così come gli strumenti per la progettazione ed il montaggio. È molto ampia la disponibilità di prodotti accessori in grado di conferire agli edifici in legno prestazioni molto elevate sul fronte dell’isolamento termico, della tenuta all’aria, dell’acustica, della prestazione strutturale: questi fattori rendono l’edificio in legno moderno un’alternativa sempre più apprezzata e convincente.

Vantaggi

Ad oggi il pregio più riconosciuto agli edifici in legno è quello di assicurare un notevole risparmio energetico grazie alla prestazione termica dell’involucro: per un edificio
completamente a secco raggiungere questo risultato è possibile attraverso l’adozione di prodotti specifici per la tenuta all’aria, in grado di sigillare le giunzioni tra diversi
elementi ed assicurare l’ermeticità dell’involucro. Vi sono vantaggi ambientali, che la coscienza “bio” di un numero sempre maggiore di persone considera con interesse: il legno è rinnovabile; la sua produzione consuma CO2, anziché produrne; il costo ambientale dell’edificio, considerato nel suo intero ciclo di vita, dall’approvvigionamento del materiale da costruzione, alla gestione e manutenzione, alle demolizione e smaltimento (o vendita con valore residuo) è sensibilmente minore rispetto a materiali da costruzione “tradizionali”.
Altri vantaggi, quali il comportamento strutturale degli edifici in legno, saranno trattati nei successivi paragrafi. Progettazione architettonica integrata La progettazione architettonica integrata è una scelta necessaria quando ci si avvicina al legno. Per realizzare un edificio a secco dalle elevate prestazioni si deve tenere in conto fin dalle prime fasi di progettazione tutti gli aspetti del cantiere, lasciando uno spazio minimo per non dire nullo alle varianti in corso d’opera. I pannelli in X-Lam e le pareti a telaio utilizzate per edifici in legno sono tagliati con precisione millimetrica. Perché ciò sia possibile è fondamentale che il tavolo di progettazione sia composto da tutte le figure che interverranno sull’edificio: progettista strutturale, termotecnico, impiantista, architetto, responsabile della tenuta all’aria e direttore lavori. Queste figure dovranno inoltre essere coordinate tra loro, affinché le scelte di uno non inficino le prestazioni previste da un altro.

Il contesto mediterraneo

I fattori ambientali devono essere attentamente analizzati dal progettista prima di procedere all’elaborazione delle migliori soluzioni da adottare in cantiere sia per  ttenere un reale risparmio energetico che per effettuare un’efficace progettazione strutturale considerando correttamente i carichi attesi.

Clima

L’Italia è un paese estremamente ricco di ambienti caratterizzati da climi differenti. La temperatura media annuale di Belluno è inferiore ai 10 °C, con gennaio, mese più freddo, mediamente al di sotto dei 0°C. In alcune zone della Sicilia la temperatura media di gennaio è di circa 15 °C, con il termometro che non scende mai al di sotto dei
10°C. Ad Uccea (UD) possono arrivare a cadere 6 metri (!) di pioggia all’anno, mentre in alcune zone della Sardegna le precipitazione medie annuali non raggiungono i 25cm.
Una tale varietà di situazioni climatiche deve essere attentamente analizzata nella progettazione di edifici ad  elevata prestazione energetica, considerando ovviamente
oltre al clima anche l’orografia circostante, l’esposizione luminosa ed altri determinanti fattori.

Sisma

Il mediterraneo anche dal punto di vista sismico presenta situazioni molto diverse: si passa da una sismicità elevata in certe zone ad una molto bassa in zone vicine. Ciò comporta la necessità di progettare con cura ogni singolo edificio, individuando di volta in volta le soluzioni strutturali più efficaci (ed efficienti) per consentire la stabilità presente e futura dell’edificio.

Il buon costruire

Per costruire bene si deve progettare bene. Come esposto precedentemente, l’approccio corretto è quello della progettazione integrata che tenga conto dei vari aspetti
realizzativi dell’edificio: strutturale, termico, di regolazione del vapore, di tenuta all’aria e di durabilità.

Comportamento strutturale (statico e sismico)

Il peso di un edificio in legno è fino a 5 volte minore rispetto a uno in laterizio o cemento. Per questo motivo il legno è il materiale più utilizzato per le sopraelevazioni, ma anche per l’edificazione su terreni a scarsa portanza, dove permette notevoli risparmi sulla realizzazione delle fondamenta.
La leggerezza del legno è anche sinonimo di prestazioni sismiche assolutamente eccezionali. Un edificio 5 volte più leggero genera sollecitazioni 5 volte minori quando sottoposto ad accelerazione sismica. L’anti-sismicità degli edifici in legno, tuttavia, non si ferma alla leggerezza: il basso modulo elastico e quindi un periodo proprio della struttura elevato, come pure una sensibile riduzione degli effetti di risonanza in caso di sisma, sono altre caratteristiche strategiche. Alle caratteristiche proprie del materiale, si aggiunge la duttilità delle connessioni metalliche (se ben progettate, considerando non solo la resistenza ultima, ma anche la gerarchia delle resistenze interne alla connessione ed il comportamento sperimentale della connessione sottoposta a carico ciclico) che assicura alle strutture in legno (materiale a comportamento elastofragile) appropriati nodi di dissipazione di energia.
I sistemi di giunzione impiegati fino ad oggi per le case di legno sono l’evoluzione di prodotti pensati per le coperture, quali ad esempio le viti auto foranti: si è passati infatti, in poco più che un decennio, da viti auto-foranti di dimensioni limitate per impieghi in falegnameria, a viti auto-foranti a filetto intero diametro 13 mm con lunghezza fino a 1000 mm.
Se impiegate a taglio, le viti auto-foranti presentano, in genere, un comportamento molto duttile, dovuto sia al rifollamento del legno che alla deformazione plastica dell’elemento metallico, come si può osservare nelle figure 1 e 2. Un aspetto molto importante è che il produttore delle viti fornisca al progettista, oltre alla duttilità statica, anche le performance cicliche della connessione (fig 1).

Schematizzando il comportamento di una parete in legno come la somma di una traslazione ed una rotazione rigida si può osservare che, per fissare una parete in legno sia sulla soletta in cemento armato che ai vari solai intermedi in legno, sono necessarie connessioni in grado di trasferire, in maniera puntuale, sia forze di trazione che forze di taglio.
Per quanto riguarda le forze di trazione, esistono elementi opportunamente studiati per le esigenze del contesto mediterraneo, ovvero in grado di trasferire in maniera puntuale elevate forze di trazione. E’ importante prestare attenzione a questo dettaglio, scegliendo in maniera opportuna tale elemento e garantendo una gerarchia delle resistenze che favorisca la rottura per rifollamento e per piegatura lato chiodo (modalità di rottura duttile) in modo da scongiurare il più possibile la rottura fragile a trazione della sezione netta dell’acciaio (fig. 2).

Risulta fondamentale che il produttore dei sistemi di unione fornisca al progettista in maniera chiara i parametri sperimentali relativi sia alla rigidezza che al comportamento per azioni di tipo ciclico e quindi il grado di dissipazione energetica.
Analizzando sperimentalmente il comportamento degli angolari metallici tradizionali per il trasferimento delle forze di taglio emerge una scarsa rigidità torsionale che ne riduce la resistenza caratteristica.
Per superare i limiti di questo tipo di angolari sono stati recentemente sviluppati sistemi più performanti in grado di garantire rigidezze e resistenze molto superiori (fino a 4 volte in più) e quindi adeguate alla progettazione sismica richiesta sul territorio italiano (fig. 3).

Comportamento termo-igrometrico

Nel bacino del mediterraneo, il consumo di energia per il raffrescamento degli edifici è almeno pari a quello per il riscaldamento. Di qui l’importanza di un involucro che non solo assicuri buona coibentazione, ma anche adeguata inerzia termica e sfasamento.
I parametri fondamentali per un’analisi dinamica della trasmissione termica attraverso le pareti di un edificio sono lo sfasamento e l’attenuazione dell’onda termica. Attraverso l’ottimizzazione di questi due parametri è possibile fare in modo che il calore assorbito dalla superficie esterna della parete durante il giorno non arrivi sulla superficie interna della parete stessa nell’arco delle 8-12-16 ore. In questo modo, col sopraggiungere dell’oscurità e la conseguente diminuzione della temperatura esterna, l’onda termica inverte il suo flusso non arrivando a surriscaldare gli ambienti interni.
Oltre alla scelta del materiale coibente è da valutare anche il posizionamento dello stesso all’interno della stratigrafia della parete. Posizionando il coibente sul lato interno di una parete si separa la massa termica dal contatto con l’ambiente interno. In questo modo l’ambiente interno sarà portato a regime molto più velocemente da un impianto di climatizzazione così come si allontanerà velocemente dalle condizioni di equilibrio raggiunte una volta che l’impianto sarà spento. Se invece il coibente viene posto sul lato esterno di una parete, la massa termica della stessa viene inglobata in quella dell’ambiente. In quest’ultima configurazione l’ambiente impiega più tempo a riscaldarsi e a raffreddarsi.
Infine vanno considerati opportuni sistemi di ombreggiamento delle componenti vetrate per ridurre gli eccessivi apporti solari estivi ed il conseguente surriscaldamento. Gli ombreggiamenti posso essere eseguiti mediante sporgenze fisse o mediante l’installazione di sistemi d’ombreggiamento flessibili.

Comportamento acustico

Si possono distinguere tre tipologie di rumori: il rumore aereo, che si propaga nell’aria; il rumore d’impatto, che si diffonde attraverso i corpi solidi; il rumore da calpestio, generato dal camminare o dallo spostamento di oggetti, che si diffonde come rumore corporeo e si ripercuote in parte come rumore aereo. Al fine di garantire un adeguato comfort abitativo, e quindi anche acustico, si deve limitare il più possibile la trasmissione dei rumori tra ambienti adiacenti.
I problemi di isolamento acustico sono difficilmente risolvibili a posteriori e per ottenere livelli di abbattimento acustico rispondenti alla normativa vigente è importante utilizzare prodotti fonoassorbenti di qualità certificata come guaine o nastri e realizzare la discontinuità tra elementi strutturali facendo particolare attenzione ai dettagli costruttivi. Punti critici e dettagli costruttivi La durabilità è l’attitudine di un oggetto a preservarsi nel tempo dal degrado e dall’usura, risultando sempre idoneo alla sua funzione. La principale fonte di limitazione della durabilità del legno è l’umidità, specie se persistente.

Per proteggere il legno dall’umidità ed assicurare in ogni caso una sua pronta asciugatura ogni dettaglio costruttivo va progettato con cura e realizzato in maniera precisa e fedele alle specifiche progettuali.
Un punto di fondamentale importanza è l’attacco a terra di una parete, soprattutto a livello della fondazione, in genere realizzata in cemento armato e quindi caratterizzata da un certo contenuto di umidità e da una certa irregolarità della superficie. Si deve evitare la risalita capillare dell’umidità e la permeabilità all’acqua negli elementi in legno; questo è in genere risolto mediante degli appositi taglia muro in EPDM o guaine bituminose. Esistono dei prodotti auto espandenti e specifici per compensare le irregolarità del calcestruzzo di fondazione e garantire la tenuta all’aria.
La tenuta all’aria è da garantire non solo nel punto di attacco tra parete e fondazione ma anche tra le singole pareti, tra la parete e il telaio delle porte o delle finestre, più in generale ovunque ci siano delle discontinuità, come in corrispondenza dei fori finestra e degli attraversamenti.
In genere, per garantire la tenuta all’aria è sempre consigliabile eseguire un certo grado di ridondanza nella sigillatura mediante nastri in schiuma espandenti. In figura
5 si riportano alcuni esempi di nastratura e sigillatura. L’ermeticità di un edifico si valuta attraverso il cosiddetto Blower Door Test che ci da indicazioni non solo sulla
prestazione termica dell’edificio ma anche sulla qualità del realizzato e l’eventuale possibilità futura di avere punti di innesco di fenomeni di condensa.

Tratto da Build the future. Progetto e costruzione dell’architettura sostenibile

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