Prof. Julius Natterer Introduzione Il legno,un elemento altamente

Prof. Julius Natterer
COSTRUZIONI IN LEGNO: DA SOLUZIONI SEMPLICI A COSTRUZIONI IPERTECNOLOGICHE
Introduzione
Il legno,un elemento altamente rinnovabile.
E’ una ragione sufficiente per farlo diventare il materiale del 21° secolo?
Oggi c’è una maggiore sensibilità nei confronti dell’ecologia e del rispetto ambientale, a cui si
può rispondere con un utilizzo sempre maggiore del legno, un materiale rinnovabile,
ecologico e vincente anche dal punto di vista energetico.
La lavorazione del legno infatti, se confrontata con quella di altri materiali, comporta una
minima emissione di inquinanti
All’inizio del secolo la ricerca e la tecnologia hanno rivolto la loro attenzione in modo univoco
verso il materiale acciaio. Un “Brillante” simbolo che testimonia questa tendenza è
rappresentato dalla Torre Eiffel. Oggi, per tanti esperti, il tetto dell’Expo di Hannover
rappresenta uno spostamento di tendenza: dall’acciaio al legno. La ricerca intorno al legno
come materiale da costruzione deve essere intensificata, perché esiste ancora una enorme
potenzialitá di sviluppo. Tra progettisti, architetti e costruttori, il legno gode di un’immagine
assolutamente positiva.
L’introduzione delle nuove normative europee ha determinato considerevoli progressi.
Si prendano in considerazione per esempio le disposizioni riguardanti i carichi massimi nella
definizione dei valori caratteristici di rottura: si è dimostrato che criteri validi ancora oggi in
tanti paesi europei per la selezione visuale del legno, non ne permettono un’ottima
valutazione. In effetti possiamo trovare scostamenti dal 100 al 200% dei valori effettivi e di
conseguenza vengono accettati fattori di sicurezza che sono molto al di sotto dei valori
caratteristici reali e questo porta inevitabilmente ad un uso ineconomico del legno di alta
qualitá. L’introduzione di metodi di classificazione non distruttivi, come per esempio l’utilizzo
dell’ultrasuono, consentono un avanzamento tecnologico in grado di assicurare una
maggiore affidabilità e portare di conseguenza ad un utilizzo più corretto del legno
strutturale.
Costruzioni di legno massiccio
L’utilizzo di elementi lignei con alte prestazioni non deve essere l’unico obiettivo delle
costruzioni in legno. Oltre l’uso selettivo per la realizzazione di costruzioni high-tech (come
capannoni, ponti e coperture) deve esserene promossa anche l’applicazione nella
costruzione di pareti, tetti e pavimenti. Sono possibili anche combinazioni con altri materiali
come calcestruzzo, vetro e acciaio.
Il sistema costruttivo con tavole accoppiate realizza questo obiettivo in modo ideale. Questo
metodo consiste nell’affiancare e inchiodare le tavole. Nascono cosí elementi massicci in cui
lo spessore corrisponde alla larghezza delle tavole. L’inchiodatura determina un ‘legame
omogeneo’ all’interno della quale se una singola tavola é difettosa, la sollecitazione viene
accolta dalle tavole vicine. I vantaggi di queste strutture sono molteplici: esse rendono
possibile la diminuzione dell’altezza statica necessaria nel confronto con il solaio intermedio
tradizionale e danno migliori prestazioni dal punto di vista del comfort acustico e termico. In
questo modo si impedisce il surriscaldamento dell’edificio in estate e l’energia solare ottenuta
viene distribuita in inverno in modo equo durante tutto l’arco della giornata.
Se le strutture rimangono a vista si possono decorare in modi architettonicamente
affascinanti ed esteticamente gradevoli. Alternativamente possono essere ricoperte con
gesso o tappezzeria. Con l’utilizzo di tavole di diversa larghezza c’é inoltre la possibilitá in
nascondere gli impianti.
Per gli elementi di copertura è inoltre possiblile coprire luci statiche considerevoli utilizzando
sistemi combinati, dove gli elementi lignei vengono solleciati a trazione e il calcestruzzo a
compressone. Cosí facendo ogni materiale viene usato in maniera conforme alle proprie
caratteristiche meccaniche. Il collegamento dei vari elementi viene poi garantito da
connessini legno-legno e/o tramite bulloni calibrati.
In relazione ai diversi carichi ed alle diverse esigenze estetiche, gli elementi di legno
possono essere costituiti da diverse forme e sezioni. Cosí é immaginabile l’uso di legno
tondo segato bilaterale per ponti, mentre per solai puó essere usato legno tondo uso trieste.
All’interno dell’edificio viene preferito il metodo di costruzione per mezzo di tavole
accoppiate. Per carichi molto elevati é possibile usare questo metodo insieme al legno
lamellare come soletta nervata. Paragonato ai sistemi costruttivi tradizionali il peso proprio
della struttura é molto piú basso.
Casa a risparmio energetico
Montreux (CH), 1999
I solai intermedi e il tetto sono stati realizzati con elementi
di tavole accoppiate. La serra a due piani, che é orientata
a sud, sfrutta la massima energia solare. Anche il garage
é stato realizzato con tavole accoppiate con strati di
legno interrotti per una migliore ventilazione dei muri, per
il tetto si è optato per una
struttura
mista
legnocalcestruzzo.
Zona residenziale
Arlesheim (CH,) 1999
La zona residenziale é costituita da 72 case a due piani
con un tetto supplementare. Le pareti divisorie consistono
in due elementi di tavole accoppiate. Lo spazio
intermedio é stato riempito con
la sabbia. Gli elementi
garantiscono
inoltre
l’irrigidimento orizzontale. Le
superfici visibili delle pareti
divisorie sono coperte da
pannelli di cartongesso. La facciata dell’edificio é fatta con profili di
larice canadese (Douglas) di 30 x 30 mm.
Chiesa
Schneverdingen (D), 2000
La chiesa é a due piani con
una galleria (matroneo)
appesa unilateralmente al
tetto. L’involucro non portante
dell’edificio è composto da
tavole accoppiate in legno di
quercia, mentre il sistema
portante interno è in legno di
pino. I carichi verticali della
galleria e del campanile
vengono scaricati su due
reticolari.
Scuola per disabili
Buchegg (CH), 1997
Ampliamento di un edificio esistente con
una base leggermente rotonda di ca. 60 x
10 m2. Il sotteraneo, le due parti centrali e
la parete interna leggermente curvata sono
di cemento armato. Il solaio intermedio é
realizzato come fusione di tavole
accoppiate e cemento. I carichi verticali
scaricano sul muro interno di cemento
armato e sui puntelli di legno tondo con
travi di legno lamellare. L’involucro dell’edificio é stato realizzato con
una facciata in legno appoggiata ma non portante. La curvatura degli
elementi delle tavole é stata ottenuta con strati di legno cuneiformi
aggiunti.
Abitazione
Rieselfeld (D), 1999
Questo edificio a 4 piani é stato
realizzato con un sistema portante
orizzontale e verticale di una
costruzione in legno-cemento. Le pareti
divisorie corrispondono alla misura F90
delle norme della protezione
antincendio. Il soffitto del terzo piano
aggettante copre un corridoio esterno
che é appoggiato con un sistema di
travi verticali. Le pareti divisorie degli appartamenti sono formate
da due pareti di tavole accoppiate di 8 cm di spessore il cui spazio intermedio é stato
riempito con 15 cm di cemento.
Ponte per carichi pesanti
Lesentier (CH), 1997
L’obiettivo principale era
l’utilizzo ottimale della materia
prima (legno) trasformata e
lavorata con tecniche di
costruzione moderne. La
sezione di legno-cemento è
composta da otto sezioni di
legno tondo di 13 m lunghezza
, diametro da 48 a 78 cm.
Per ottenere l’impalcato di carreggiata parallelo, sono stati tagliati
parallelamente i tronchi stessi, ed effettuate delle fresature di compensazione.
La distribuzione del carico concentrato delle ruote avviene attraverso intagli trasversali
armati. I carichi frenanti vengono trasferiti agli appoggi mediante parti metalliche.
Strutture spaziali
Oltre all’uso selettivo del legno, la realizzazione di
strutture hign-tech come ponti o coperture di grandi luci,
richiede una progettazione specifica in modo da ottenere
strutture leggere ed architettonicamente prestigiose.
L’ottimizzazione strutturale dipende da molti fattori, ad
esempio, attraverso la scelta di un ottimale sitema iperstatico è possibile canalizzare gli sforzi agli elementi di
qualità superiore al fine di mediare il carattere isotropo
del legno.
Con i sistemi ad aste si ottiene una riduzione degli sforzi di momento, con conseguente
incremento degli sforzi normali, i quali consentono una
riduzione delle sezioni delle travi stesse.
Non da ultimi sono da considerare i particolari costruttivi,
che spesso incidono sui costi di costruzione. Questi,
dovrebbero essere ridotti al minimo e attraverso l’utilizzo
di elementi compressi si possono ottenere unioni a basso
costo.
Le strutture spaziali tridimensionali a lastra nervata in
legno, adempiono ai criteri sopra citati:
alto grado iper-statico e vengono principalmente sollecitate da sforzi assiali. Queste strutture
convincono per la moltiplicità di forme ottenibili che permettono di avvicinarsi alla voluta
geometria. D’altro canto per la semplicità del sistema costruttivo possono essere realizzate
anche da piccole aziende.
La struttura è costituita essenzialmente da più tavole collegate a vite, che vengono montate
nei punti di giunzione in maniera alternata e continuativa, e grazie al loro collegamento
cedevole possiedono grosse potenzialità di ripartizione del carico.
Le alte esigenze di precisione e le molteplici possibilitá della scelta di forma rendono
necessaria una stretta collaborazione fra il prgettista architettonico e il progettista strutturale
giá nella fase di progettazione.
Ponte
Wimmis (CH), 1989
Il sitema costruttivo principale è
formato da due travi reticoalri a
lembi paralleli che si sviluppano
su tre campate di 27mt, 54mt e
27 mt, mentre la struttura
secondaria è costituita da travi
trasversali ad poste ad un
interasse di 6.75 mt. La
stabilizzazione orizzontale viene
garantita da una controventatura in acciaio.
Struttura multifunzionale
Lüterkofen (CH), 1993
L’entrata é composta da una griglia reticolare (luce 16 x
16 m). La distribuzione del carico si sviluppa in due
direzioni. Il tetto della palestra é costituito da travi
reticolari.
Capannone per Galeere
Morges (CH), 1995
Questo progetto é stato realizzato da manodopera
parzialmente non qualificata. Tramite la disposizione
diagonale del legno con volta a botte é garantito
l’irrigidimento longitudinale. I carichi trasversali dell’edificio
vengono assorbiti da un’intelaiatura esterna di legno
tagliato.
Palestra
Arlesheim (CH), 2000
Il tetto è composto da un
guscio di nervatura in legno
(35 x 54 m2). I carichi
marginali del guscio vengono
assorbiti dagli archi posizionati
nella parte piana del guscio e
scaricati sugli appoggi. Le
azioni orizzontali vengono
asorbite dai tiranti degli archi
perpendicolari all’asse del capannone che possono scaricare
anche i carichi asimmetrici sul guscio.
Asilo
Triesen (FL), 1999
Guscio sferico con nervature
in legno che copre una
superficie di 1717 m2. A causa
di un terreno di fondazione di
scarsa qualitá la struttura é
stata appoggiata su quattro
angoli. Il pavimento viene
portato da profili in acciaio
collegati alla trave curva di
bordo del guscio.
Tribuna all’aperto
Altursried (D), 1998
La tribuna consente una presenza di 4000 spettatori. La
struttura copre una superficie di 30 x 100 m 2 per
un’altezza di 13m. Le quattro
travi reticolari con maggiore
carico, di legno tondo sono
disposte ad un interasse di
25m; il guscio di copertura é
teso tra le travi reticolari e
formato
da due strati di
tavole inchiodate diagonalmente.
Copertura Expo 2000
Hannover (D)
La copertura si compone di 10
tende collegate che coprono
una superficie di 16.000 m2.
La struttura delle tende é
composta da 4 gusci con
nervatura in legno, 4 travi a
sbalzo, un nodo centrale in
acciaio e dalla costruzione a
torre. La scelta del modo di
costruire e del materiale é
stata fatta in base alle diverse portate, alle esigenze architettoniche e alle diverse qualitá dei
materiali. Particolare attenzione è stata posta durante la fase progettuale e di posa in opera,
nei confronti della protezione di tutte le strutture lignee.
Conclusione
I nostri antenati piantavano e proteggevano il bosco non soltanto per principi altruistici, ma
perché consapevoli che da questo non ricavavano soltanto materiale combustibile per il loro
fuoco, ma anche il materiale necessario per costruire.
Il bosco svolge diverse funzioni, influenza positivamente il clima, protegge il territorio, ha un
valore estetico e culturale altissimo.
L’unico modo di salvaguardare anche per il futuro il patrimonio boschivo è quello di utilizzare
il legno in edilizia.
Così facendo si ringiovaniscono le foreste, mettendo a nuova coltura gli spazi utilizzati, e
garantendo l’apporto di ossigeno che le foreste giovani rendono all’intero geosistema.
Per queste ragioni è indispensabile approfondire lo studio e la ricerca in questo ambito.
E’ necessario infine guardare al legno non solo in modo nostalgico, glorificando gli antichi
utilizzi, ma considererlo quale realmente è, cioè un materiale fondamentale per il 21° secolo.