Edifici multipiano in legno, lo stato dell’arte

Nell’immaginario comune una costruzione in legno sembra limitarsi all’ambito esclusivamente montano o al massimo alla realizzazione di villette bipiano. Invece oggi il legno è un materiale utilizzato in edilizia per costruzioni grandi e piccole, semplici e complesse, prestigiose o modeste.

Basti pensare all’Unicredit Pavilion di Michele De Lucchi a Milano, lo spazio di incontro polifunzionale di UniCredit con una struttura in legno lamellare, o al Murray Grove di Londra, un edificio residenziale di otto piani progettato da Waugh Thistleton Architects.

Questi esempi dimostrano che grazie all’avanzata tecnologia e alla costante ricerca, i sistemi costruttivi in legno consentono la realizzazione di edifici di diversa conformazione, grandezza e destinazione d’uso e possono essere adatti sia ad edifici mono o bi-familiari di pochi piani che per condomini o edifici multipiano.

Edifici pluriplano in legno e antisismica

Nel recente passato l’affidabilità del legno come materiale da costruzione in zona sismica ha risentito di una diffusa diffidenza che ha portato a limitazioni sulle altezze e alla non costruzione di edifici multipiano in legno.

In altre nazioni però, come il Giappone, caratterizzato da eventi sismici di intensità ben superiore rispetto a quelli che si verificano nel nostro paese, non esiste alcuna limitazione d’altezza in zona sismica per gli edifici a struttura di legno. Infatti proprio qui si trovano esempi di architetture interamente a struttura di legno quali le pagode, alcune delle quali raggiungono i 50 m d’altezza e le centinaia d’anni di vita.
Pagoda di Horiu-ji a Nara, Giappone

Prima dell’entrata in vigore delle Norme Tecniche (DM 14 gennaio 2008 – NTC 08) l’OPCM 3274/2003 aveva stabilito delle limitazioni massime delle altezze degli edifici in legno in funzione della zona sismica:
– nessuna limitazione per edifici in zona 4
– massimo 10 metri di altezza per edifici in zona 3
– massimo 7 metri per edifici in zona 2 e zona 1.

Le NTC 08 hanno quindi modificato alcune prescrizioni dell’Ordinanza 3274 come quelle che limitavano l’altezza degli edifici; la norma infatti più che collegare la resistenza antisismica all’altezza di un edificio sottolinea l’importanza, per resistere alle azioni sismiche, che una struttura (di qualunque materiale) sviluppi deformazioni plastiche nei suoi elementi strutturali e dissipi energia senza arrivare alla rottura.

La progettazione antisismica, come da Eurocodice 8 e Norme Tecniche, prevede che le strutture debbano essere concepite secondo il “Criterio della gerarchia delle resistenze”, ossia occorre fare in modo che gli elementi strutturali a comportamento plastico raggiungano lo stato post-elastico quando gli elementi a comportamento fragile sono ancora in fase elastica e ben lontani dal raggiungimento della rottura.

Nel caso delle strutture in legno tale obiettivo viene perseguito progettando adeguatamente i giunti con connettori meccanici, avendo ovviamente cura nel rendere gli elementi di legno più resistenti dei giunti.

Un esempio del fatto che un edificio multipiano in legno possa resistere se colpito da eventi sismici è offerto dal Progetto SOFIE, un progetto di ricerca finanziato dalla Provincia Autonoma di Trento e coordinato e condotto dal CNR-IVALSA (Consiglio Nazionale delle Ricerche – Istituto per la Valorizzazione del Legno e delle Specie Arboree), volto allo studio e alla promozione di edifici multipiano in legno realizzati con legno trentino, analizzandoli sotto più punti di vista (comportamento statico, al comportamento al fuoco, comportamento sismico ecc).

In una prova un edificio di tre piani in vera grandezza è stato sottoposto alle registrazioni di tre terremoti particolarmente severi riportando al termine delle prove danni minimi, riparabili con semplici interventi di sostituzione degli elementi di collegamento danneggiati. Successivamente è stata effettuata una ulteriore campagna di prove su un edificio di 7 piani sottoposto alla registrazione di tre terremoti scalati fino alla massima intensità; l’edifico oscillando è ritornato perfettamente in posizione e al termine delle prove ha riportato livelli di danno minimi, ancora una volta solamente a livello delle giunzioni meccaniche.

Ciò ha dimostrato che determinate tipologie costruttive in legno, se accuratamente progettate nei confronti delle azioni sismiche, sono in grado non solo di resistere al crollo, ma anche di dimostrare un livello di danno minimo e facilmente riparabile in caso di terremoti di elevata intensità e bassa probabilità di accadimento.

Costruzioni multipiano in legno e antincendio

Un altro ‘luogo comune’ sulle costruzioni in legno è che dove c’è legno c’è rischio di incendio, ovvero che tali edifici siano meno resistenti al fuoco rispetto a quelli in calcestruzzo o acciaio. È noto che il legno sia un materiale combustibile ma questo non significa che le strutture di legno non possiedano resistenza al fuoco o che siano più vulnerabili rispetto alle strutture di acciaio o di calcestruzzo armato.

Per capire il punto bisogna partire dalla conoscenza del comportamento al fuoco del legno:
– brucia lentamente e la carbonizzazione procede dall’esterno verso l’interno della sezione;
– non ancora carbonizzato rimane efficiente dal punto di vista meccanico anche se la sua temperatura è aumentata;
– la rottura meccanica dell’elemento avviene quando la parte della sezione non ancora carbonizzata è talmente ridotta da non riuscire più ad assolvere alla sua funzione portante.

Effettivamente ci sono delle circostanze in cui il legno può subire problemi; ma questi non sono peggiori di quelli che subiscono altri materiali in caso d’incendio (rapido decadimento dell’acciaio e problemi nel c.a quando lo spessore del rivestimento è sottile). La perdita di efficienza di una struttura di legno avviene per riduzione della sezione e non per decadimento delle caratteristiche meccaniche; inoltre il processo di carbonizzazione può portare alla rottura dell’elemento strutturale in un tempo compreso fra alcuni minuti primi e alcune ore, ciò in dipendenza della specie legnosa ma soprattutto delle dimensioni originarie della sezione.

A seconda del materiale, dobbiamo utilizzare degli accorgimenti diversi per garantire un’adeguata sicurezza. Di conseguenza gli edifici con struttura di legno possono senz’altro garantire livelli prestazionali antincendio paragonabili o superiori agli edifici realizzati con altre tipologie costruttive purché siano adottate scelte progettuali specifiche.

Tra gli accorgimenti per assicurare un’adeguata protezione dal fuoco:
– garantire l’opportuna distanza o separazione tra le possibili fonti di innesco e i materiali combustibili;
– interrompere la continuità di elementi combustibili con intercapedini o fasce di materiali incombustibili;
– trattare il materiale con vernici atte a conferire migliori classi di reazione al fuoco;
– dimensionare correttamente la resistenza al fuoco delle strutture compresi gli elementi giunzione.

Nell’ambito del Progetto SOFIE (già descritto sopra) si è tenuta una prova di incendio reale su un edificio interamente a struttura di legno di tre piani realizzato con pannelli di legno massiccio a strati incrociati. L’incendio, fatto partire da una stanza posta al primo piano dell’edificio ad un carico d’incendio pari al doppio di quello presente in una normale stanza di albergo, ha interessato marginalmente le strutture dell’edificio e il fumo ed il fuoco non si sono assolutamente propagati agli alti locali.

Dopo 60 minuti il fuoco è stato rapidamente estinto con l’uso di idranti; l’edificio ha riportato solo danni locali facilmente riparabili. La simulazione fatta presso il Building Research Institute intendeva dimostrare come un edificio di tre piani, interamente realizzato con struttura di legno e completato con i materiali costruttivi usualmente utilizzati per i rivestimenti sia interni che esterni (isolamento termico e acustico, infissi e finiture), potesse resistere ad un incendio reale della durata di un’ora senza subire alcun danno irreversibile alle strutture portanti e senza causare serio pericolo agli occupanti, dimostrando una perfetta tenuta non solamente nei confronti delle fiamme, ma anche nei confronti del pericolo di passaggio di fumi e propagazione dell’incendio da un ambiente all’altro.

Edifici pluriplano in legno: sostenibilità ed efficienza energetica

Il legno, inteso come materiale strutturale o come rivestimento, è quasi sempre sinonimo di sostenibilità ed efficienza energetica: si accompagna perfettamente all’utilizzo di materiali naturali per l’isolamento (sughero, fibra o lana di legno) oltre ad essere esso stesso un buon isolante termoacustico.

Qualsiasi prodotto in legno immagazzina il carbonio che l’albero di provenienza ha sottratto all’atmosfera. Usando prodotti in legno, in alternativa ad altri materiali da costruzione che sono fonte di CO2, sarà possibile limitare progressivamente le emissioni di CO2 nell’atmosfera.

Inoltre, in un edificio di legno isolato con materiali naturali è possibile raggiungere facilmente, senza incidere in maniera significativa sui costi, i parametri più elevati secondo i sistemi di attribuzione della classe energetica agli edifici. Inoltre all’isolamento termico è possibile aggiungere sistemi tecnologici passivi per la produzione di energia integrati alla struttura architettonica.

Gli edifici in legno facilitano il montaggio di elementi tecnologici integrati: realizzata la struttura portante, sia le componenti impiantistiche che di finitura possono essere montate a secco direttamente sul supporto ligneo mediante semplice ferramenta. E cosa ancora più importante, intervenire successivamente per riparare un impianto difettoso è estremamente semplice e veloce.

Strutture in legno e legno lamellare

Visti gli enormi vantaggi di una struttura in legno ecco una panoramica di alcuni prodotti utili per la realizzazione di edifici in legno.

Sistemi strutturali integrati in legno

Travi in legno

Strutture per coperture in legno e capriate in legno

Sistemi di connessione per strutture lignee

Ferramenta per strutture lignee

Pannelli in legno per facciate

Pannelli e lastre termoisolanti in legno e sughero

Trattamento del legno

Per proteggere le strutture in legno e garantirne maggiore durabilità spesso si utilizzano vernici o trattamenti con specifiche funzioni protettive.

fonte: edilportale