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Sappiamo bene quanto sia importante il comfort all’interno di un’abitazione, e ovviamente il comfort passa anche dalle finestre. Perché è così importante progettare il foro finestra casa in paglia?

I serramenti non sono macchine con determinate prestazioni, che funzionano automaticamente secondo le previsioni, vanno posati in opera, quindi è vero che le prestazioni sono importanti, ma è altrettanto vero che c’è una componente che ancora viene sottovalutata: la posa in opera.

Il committente acquista una finestra certificata in laboratorio da un ente terzo con determinate prestazioni, e poi il progettista deve fare in modo che quella finestra all’interno della muratura o, all’interno del telaio, garantisca le prestazioni da laboratorio.

Tra la progettazione e la messa in opera ci sono di mezzo le maestranze, e bisogna assicurarsi che tutto quello che è stato progettato e verificato a monte poi venga realizzato in opera in cantiere.

Nell’articolo parlo del ruolo del progettista e del direttore dei lavori per la buona riuscita del foro finestra casa in paglia.

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Gli aspetti tecnici progettuali del foro finestra casa in paglia

Il foro finestra si compone di:

controtelaio
soglia o bancale
architrave
spalle
serramento vero e proprio
avvolgibili/scuri

Il progetto esecutivo deve considerare le prestazioni tecniche descritte a seguire per tutti e sei gli elementi del foro finestra. Capiamo perché le prestazioni del serramento in sé abbiano una rilevanza marginale, e perché molta attenzione vada posta nel progetto del foro finestra nel suo complesso.

1 – Prestazione termica

Attraverso software di simulazione agli elementi finiti è possibile valutare l’assenza di ponti termici e il mantenimento della temperatura superficiale interna > 13,5° (io preferisco lavorare con T>16°) lungo tutto il perimetro del serramento. Una questione rilevante è il quarto lato (soglia), che vede oggi sul mercato il proliferare di sistemi prefabbricati composti da isolanti a celle chiuse ad alta densità presagomati.

2 – Tenuta all’acqua

Una delle maggiori cause di danni nelle costruzioni e contenziosi civili è data dall’errata progettazione della tenuta all’acqua del foro finestra. In genere, la regola per la buona riuscita della tenuta all’acqua è il confinamento idrico del bancale o soglia sia con sistemi meccanici che con membrane impermeabili. Per la soglia, quindi a contatto con pavimenti esterni, è buona norma prevedere vasche in piombo o acciaio, collocate all’estradosso della controcassa del serramento.

Per il bancale esterno della finestra, è bene prevedere l’interruzione del bancale in pietra o altri materiali, con l’inserimento di uno strato impermeabile all’acqua, ad esempio Xps o vetro cellulare, e realizzare sempre pendenze >1% non solo sul bancale stesso ma già sullo strato di supporto sottostante.

È buona norma infine che tutti i supporti di soglie e bancali siano rivestiti con guaine impermeabili.

3 – Tenuta all’aria e condensa

Una delle problematiche sempre più ricorrenti, soprattutto nelle abitazioni molto prestazionali dal punto di vista termico, è la formazione di condensa nei giunti, e, spesso e volentieri, la formazione di muffa. Più l’involucro è prestante e performante e più i problemi si concentrano nel punto critico del foro finestra. In fase progettuale va disegnata la linea di tenuta all’aria continua sull’intradosso del controtelaio, attraverso opportune sigillature (nastri). L’utilizzo di nastrature espandenti è sempre preferibile alle schiume. Il mio consiglio è che, anche nel caso di posa del controtelaio con schiume (da non usare), vada posata anche la nastratura, per garantire la tenuta all’aria nel tempo.

4 – Isolamento acustico

L’acustica del serramento interessa soprattutto la diffusione dei rumori aerei esterni e quindi la sigillatura a regola d’arte del perimetro del foro finestra. L’isolamento acustico del serramento va di pari passo con la tenuta all’aria. Un caso che si verifica non di rado è il sovradimensionamento del foro strutturale per l’alloggio del serramento. Questo avviene quando la scelta del serramento viene fatta dopo rispetto al progetto strutturale. In questo caso il costruttore lascia un’abbondanza sovradimensionata per far stare il controtelaio del serramento. In un secondo momento, la necessità di tamponare il foro rimanente può essere sottovalutato ed eseguito con materiali non idonei, che vanno quindi a vanificare le caratteristiche di isolamento acustico del serramento.

Non perderti: Fondazioni in c.a. per case in paglia e legno. Quanto dura un edificio di questo tipo?

Il ruolo del progettista e del direttore dei lavori

Ci viene in aiuto la norma UNI 10818:2015 “Finestre, portefinestre, porte e chiusure oscuranti – Ruoli, responsabilità e indicazioni contrattuali nel processo di posa in opera” che identifica i compiti degli addetti coinvolti nella posa in opera del foro finestra.

Per quanto riguarda il ruolo del progettista è richiesto:

individuazione del serramento e dei livelli prestazionali idonei al tipo di edificio in base alle prestazioni certificate dal produttore, e in base alla tipologia costruttiva dell’edificio. Questa fase vede un alto coinvolgimento del committente, che va quindi accompagnato nella scelta per quanto riguarda gli aspetti tecnici da considerare.
progettazione esecutiva dei giunti tra serramento ed elementi tecnici di contorno, con attenzione ai punti discussi al paragrafo precedente
valutazione della compatibilità (morfologica, dimensionale, chimico fisica) tra serramento ed elementi di contorno

Per quanto riguarda il ruolo del direttore dei lavori è richiesto:

accettazione e verifica di conformità dei serramenti con segnalazione di eventuali difformità
verifica dell’idoneità del giunto primario prima della posa del serramento
valutazione di eventuali ponti termici, acustici, strutturali e loro risoluzione

Leggi dello stesso autore: È possibile costruire una villa in paglia in cinque giorni?

Consigli utili per il progettista

Una lavorazione delicata come la posa dei serramenti spesso presenta errori dovuti alla dimenticanza di passaggi elementari. Sulla base delle mie esperienze di cantiere, riporto alcuni consigli utili, con l’auspicio di raccogliere altri suggerimenti da colleghi progettisti:

1- iniziare il progetto esecutivo e strutturale solo quando è stato scelto il serramento. Specialmente in un edificio a telaio come la casa in paglia, il passo dei montanti è progettato sulla base dell’ingombro dei controtelai. Adattare in un secondo tempo il foro finestra al serramento può creare problemi di ponti termici.
2- far approvare dal serramentista e dal posatore il progetto esecutivo prima della posa della struttura. Accertarsi con insistenza di aver concordato i margini e le abbondanze che servono al serramentista per la posa del controtelaio.
3- in cantiere controllare con estrema cura la posa del controtelaio uno per uno, per accertarsi di eventuali errori di posa. La sistemazione di eventuali ponti termici o tenute all’aria va sempre fatta prima della posa del serramento.
4- nel caso di edifici con strutture prefabbricate, posare il sistema di isolamento e impermeabilizzazione del foro finestra in stabilimento, per avere una migliore qualità, precisione e controllo sull’assenza di ponti termici.
5- prima della posa dei controtelai fare una riunione di cantiere con gli intonacatori (se la finitura è a intonaco), per concordare l’ordine di posa di controtelaio, serramento, bancale e controbancale.

Fig.1_Isolamento termico del foro finestra con fibra di legno in una parete prefabbricata in carpenteria_©Nicola Preti

Fig.2_Impermeabilizzazione e tenuta all’aria del quarto lato di un foro finestra e alloggio per il bancale in pietra in una parete prefabbricata in paglia in carpenteria_©Nicola Preti

Fig.3_Posa del falso telaio in cantiere con nastrature per la tenuta all’aria_©Nicola Preti

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Test sperimentali sulle proprietà meccaniche di corde in canapa sono stati svolti presso i Laboratori ENEA di Faenza, confermandone la buona resistenza a trazione, mentre nell’ambito del progetto EFFEDIL [1] è stato dimostrato un miglioramento delle prestazioni energetiche di pareti in laterizio imbottite con fibra di canapa.

Partendo da questi risultati, l’ENEA ha brevettato, nel 2016, un sistema [2] che, integrando le proprietà meccaniche delle corde con le prestazioni energetiche della fibra, sia in grado di migliorare il comportamento antisismico e termoisolante delle pareti di tamponatura degli edifici.

Le tamponature, cui è preposto il compito di delimitare gli ambienti di un fabbricato senza svolgere funzione strutturale, sono state in passato oggetto di accorgimenti volti a migliorare il solo confort interno trascurando gli aspetti legati alla loro stabilità.

Gli eventi sismici che hanno interessato il nostro Paese negli ultimi decenni hanno tuttavia evidenziato come, pur in assenza di danneggiamento degli elementi resistenti – travi e pilastri – il malfunzionamento delle tamponature possa mettere a rischio la sicurezza delle persone e comportare gravi ricadute di carattere economico.

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Canapa ed elementi non strutturali. Come può essere impiegato il materiale?

La tipologia di danno più diffusamente riscontrata ha riguardato l’attivazione di meccanismi di ribaltamento fuori piano con conseguente caduta dell’intera parete o di una sua porzione. Di conseguenza, le moderne normative tecniche pongono sempre maggiore attenzione alla realizzazione delle parti non strutturali, compresi gli elementi che le sostengono e collegano tra loro e alla struttura principale.

Il sistema brevettato da ENEA, prefabbricabile e da montare in opera “a secco” sulla parete di tamponatura – per questo particolarmente adatto anche agli edifici esistenti –, è costituito da due distribuzioni di corde e da uno o più pannelli in fibra naturale combinabili secondo varie configurazioni (Figura 1).

Le corde, tenute insieme da una fascia perimetrale, sono disposte su due piani reciprocamente inclinati – ma separati da appositi distanziatori per costituire una rete non intrecciata – e rappresentano il sistema base (Figura 1a).

Fig.1_Kit antisismico e termoisolante brevettato da ENEA: a) sistema base; b) posa
in opera del sistema base; c) sistema completo; d) posa in opera del sistema completo

Tale sistema, sfruttando la resistenza a trazione delle corde, è abile a contenere la tamponatura e ne impedisce il ribaltamento, trasferendo il carico sismico al telaio strutturale – travi e pilastri – tramite idonee connessioni meccaniche. Ad esso è delegata la funzione di miglioramento sismico della parete.

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Cosa viene determinato in fase progettuale?

La sezione delle corde, il passo dell’orditura e i parametri geometrico-meccanici delle connessioni sono determinati in fase progettuale in funzione del carico sismico agente sulla tamponatura, da valutare tenendo conto del suo comportamento dinamico.

Lo spessore dei pannelli deriva da contestuali analisi di tipo termo-igrometrico. Il sistema, in tutte le sue configurazioni, ha carattere reversibile non prevedendo l’uso di resine o di altri materiali leganti e potendo essere smontato e sostituito in caso di danneggiamento o di successivi sviluppi tecnologici nel settore.

Non richiedendo l’impiego di malte e presentando un ridotto effetto coprente, la soluzione base appare poco invasiva e particolarmente adatta all’impiego nei casi in cui s’intenda conservare riconoscibile la facciata originale dell’edificio. Nel sistema parziale e nel sistema completo, alle corde si aggiungono, rispettivamente, uno o due pannelli, cui è delegata la funzione termoisolante.

Il kit costituisce un esempio di metodologia di intervento sostenibile, con l’utilizzo di fibra naturale, basata sulla progettazione integrata energetico – strutturale. Le due componenti del sistema (corde e pannelli), aventi separatamente funzione di rinforzo e termoisolante, se utilizzate insieme consentono, infatti, di ottimizzare i vantaggi che deriverebbero dall’applicarle singolarmente o in combinazione con altri sistemi: i pannelli, essendo leggeri, non comportano significativi incrementi di masse sismiche e le corde, essendo in fibra naturale, non determinano l’insorgenza di ponti termici.

[1] Progetto Effedil (EFFicient Energy builDing Innovative soLutions Grant no: PON02_00323_2938699), 2016

[2] Marzo A., Tripepi C. (2016), Elemento di rinforzo antisismico in fibra naturale. Numero domanda di brevetto 102016000116158. Titolare ENEA

Il testo è estratto dal volume “Costruire sostenibile con la canapa” a cura di Marco Adriano Perletti.

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In questo articolo racconto di come è stata costruita una villa in paglia, ovvero un edificio in legno e paglia di 300 mq, in cinque giorni di cantiere.

Siamo a Castelbeforte in provincia di Mantova e la costruzione riguarda una villa in paglia unifamiliare a un piano fuori terra, di cui ho già raccontato il progetto in un articolo precedente.

Una volta conclusa la fondazione a platea, l’impermeabilizzazione e gli impianti esterni, abbiamo avviato il cantiere per la costruzione dell’edificio a telaio in legno e tamponamento isolante in balle di paglia.

A seguire la cronologia del cantiere.

Primo giorno: trasporto dei moduli prefabbricati in legno e paglia in cantiere e posa della radice di ancoraggio in larice sul cordolo in cemento (isolato).
Secondo giorno: posa dei moduli dei muri al piano terra
Terzo giorno: posa dei moduli al piano primo
Quarto giorno: posa delle travi di bordo e dei moduli della copertura
Quinto giorno: conclusione della posa dei moduli di copertura e chiusura della casa.

In cinque giorni abbiamo chiuso l’edificio intero comprensivo di struttura e isolamento fino alla copertura. Sono serviti altri sette giorni per montare le gronde, il manto in tegole, le lattonerie. La villa in paglia è stata prefabbricata in carpenteria, la squadra di lavoro era composta da sei carpentieri.

Il concetto alla base di una tempistica così ridotta è l’industrializzazione della costruzione. Con questo termine si intende la messa a punto di un sistema basato sulla progettazione integrata e l’ottimizzazione di tutti i processi costruttivi, la scelta di criteri razionali per la produzione e il coordinamento dell’opera.

Leggi anche: Quali sono i metodi costruttivi legno e paglia? Ecco quelli legali ed illegali

Villa in paglia. Perché è importante industrializzare le costruzioni?

“Prima del 1989 nessuno sapeva come muovere una valigia su ruote. È difficile immaginare che nel mondo intero fino ad allora nessuno avesse avuto la maledetta idea di incassare le rotelle sotto un fondo rigido e aggiungere una maniglia estraibile in cima. E a inventare il trolley fu un tizio Robert Olath. In un istante convinse tutti che i loro vecchi bagagli erano assurdi. È così, anche se nel settore non c’era un gran margine di crescita lui lo creò perché nessuno più voleva le vecchie valigie.” [1]

Perché dobbiamo industrializzare le costruzioni? Perché il settore edilizio è rimasto arretrato rispetto all’evoluzione degli altri settori (si pensi alla medicina, all’automobilismo, all’alimentare, ecc), a discapito della qualità e della sostenibilità economica e ambientale delle costruzioni.

Il parco immobiliare italiano è in maggior parte in classe G, ma la situazione sarebbe facilmente migliorabile attraverso l’applicazione di semplici principi industriali al mondo dell’edilizia.

Il segreto per far evolvere il settore non è nel processo di produzione, ma è a monte nella fase di progettazione, coordinamento e organizzazione della costruzione.

Se il metodo costruttivo che ho utilizzato per la villa in paglia di 300 mq è piuttosto elementare (si tratta di un sistema a telaio in legno con tamponamento isolante in paglia pressata), ciò che lo rende speciale è il processo industriale che è stato attivato.

La produzione vera e propria è avvenuta negli studi di progettazione (progettazione esecutiva, impiantistica, strutturale e di taglio) che poi ha permesso l’ottimizzazione del processo di taglio, assemblaggio e montaggio in cantiere. Come sostiene l’ing. Piva: “Una progettazione con un edificio virtuale e condivisa concentra lo sforzo progettuale nelle fasi iniziali della progettazione durante le quali le eventuali modifiche non impattano in termini di costi” [2].

Per capirlo meglio è utile fare un paragone con ciò che avviene nel cantiere tradizionale.

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Quali sono le differenze tra un cantiere tradizionale ed uno industrializzato?

La modalità a cui siamo abituati è quella di preparare un progetto esecutivo e strutturale, e andare diritti in cantiere, dove regolarmente si presentano imprevisti, e si richiedono varianti e adattamenti. Ad ogni sforzo progettuale corrisponde un’azione di cantiere. Per esempio progetto il telaio in legno e lo costruisco, penso alla tenuta all’aria e monto i nastri, predispongo il passaggio degli impianti, e procedo con i fori nella struttura. Il rapporto progettazione-costruzione è 1:1.

Al contrario, un cantiere di tipo industrializzato è solo il risultato finale di un’operazione di progettazione coordinata che è avvenuta a monte, basata su una modellazione tridimensionale. Numerosi sforzi progettuali vengono testati e ottimizzati e portano ad un’unica azione costruttiva. Il rapporto progettazione-costruzione è x:1, in cui maggiore è il valore delle x migliore sarà l’economicità e la qualità del costruito. Ecco perché si abbattono i tempi e i costi di cantiere.

Tutti gli imprevisti riguardanti la costruzione sono già stati risolti a tavolino, prima ancora dell’inizio del taglio delle strutture in legno.

La fase di montaggio avviene prima virtualmente sul modello 3D, e solo una volta che è ottimizzata passa al centro taglio. Il cantiere vero e proprio avviene nello studio di progettazione. In particolare sono risolti:

le connessioni strutturali in ogni punto dell’edificio
i ponti termici
la tenuta all’aria
l’isolamento acustico
i passaggi impiantistici
l’impermeabilizzazione.

Primo giorno: trasporto dei moduli prefabbricati in legno e paglia in cantiere e posa della radice di ancoraggio in larice sul cordolo in cemento (isolato)

Secondo giorno: posa dei moduli dei muri al piano terra

Terzo giorno: posa dei moduli al piano primo

Quarto giorno: posa delle travi di bordo e dei moduli della copertura

Quinto giorno: conclusione della posa dei moduli di copertura e chiusura della casa

Il cantiere vero e proprio consiste nell’assemblaggio meccanizzato, come se si trattasse della catena di montaggio di un’automobile, con processi di assemblaggio già predisposti, perfettamente programmati e controllabili. Tutti i singoli componenti sono prefabbricati al coperto e il cantiere è la fase finale di montaggio, improntato alla precisione e alla rapidità.

La fase di cantiere passa da settimane (o mesi) a giorni. Ecco spiegato come sono arrivato a costruire una villa in paglia di 300 mq in 5 giorni di cantiere e senza errori.

Fonti:

[1] Tim Ferris, Il segreto dei Giganti, Cairo, 2018

[2] Franco Piva, Manuale delle costruzioni di legno, Legislazione Tecnica, 2019

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La progettazione di edifici in balle di paglia in Italia è una realtà costruttiva affermata, nata sulla scia dell’esperienza nordeuropea.

I maggiori esponenti e le più diffuse pubblicazioni su questa tecnica costruttiva derivavano inizialmente dagli inglesi. Forse a causa di questa origine, poiché in Inghilterra il rispetto dei requisiti antisismici non è richiesto, e visto che nelle aree rurali la costruzione di abitazioni unifamiliari non è rigidamente normata, i primi esempi che arrivavano in Italia sposavano un’idea progettuale affine all’artigianalità e all’autocostruzione.

La progettazione della casa e la sua realizzazione era demandata a persone e maestranze che non facevano altro che prendere esempi costruttivi dall’estero, e riadattarli al progetto del cliente. Erano numerosi i programmi di cantieri aperti in cui era possibile partecipare in prima persona alla costruzione degli edifici e imparare facendo.

Ricordo l’esempio di una costruzione in paglia che ha preso fuoco dal camino. Con un’attenta progettazione del sistema camino questo non sarebbe mai successo. Per fortuna esistono al giorno oggi check-list che permettono di evitare questi incidenti, che non sono inconvenienti, ma mancanza di cultura tecnica.

Questo modo di progettare, se da un lato esalta il coinvolgimento del committente e la messa a punto di soluzioni altamente personalizzate, non sempre è sostenuto da calcoli scientifici per la durabilità e la prestazione al fuoco e al sisma. Basti pensare che nella maggior parte dei casi la paglia utilizzata non è certificata e che spesso i collegamenti e fissaggi che devono resistere al sisma sono demandati all’esperienza.

Oggi giorno, l’evoluzione delle conoscenze sulla progettazione di strutture in legno è molto avanzata, grazie all’aumento della formazione sul legno di progettisti e imprese. Per questo diventa interessante approfondire la possibilità di prefabbricare le strutture in legno e paglia con un approccio di tipo “industriale”.

Leggi anche: Strutture portanti balle di paglia. Quando l’edificio è di grandi dimensioni

Pannello prefabbricato per parete in legno e paglia ©Nicola Preti

Prefabbricazione edifici legno e paglia: aspetti progettuali e costruttivi

L’evoluzione industriale delle tecniche del legno di questi anni ha fatto in modo che si riescano a superare le frontiere naturali della lunghezza, della forma rettilinea delle balle di paglia e della dimensione delle sezioni, dando un’alternativa reale alle costruzioni in cemento armato o in muratura.

Le realizzazione di edifici in paglia moderni si basa su strutture intelaiate. La misura del modulo prefabbricato di ogni costruzione è dato dalla dimensione della balla di paglia. (Per le tipologie costruttive con la paglia leggi l’articolo>> https://www.ingegneri.cc/metodi-costruttivi-legno-e-paglia.html). Pareti e solai sono realizzati dall’unione di travi e montanti attraverso connessioni semplici. Un pannello sottile fa da rivestimento strutturale in modo da materializzare una superficie con funzione strutturale.

Questo è il principio costruttivo che deve essere utilizzato per realizzare un edificio a norma per il committente, ma soprattutto per il progettista che calcola la struttura.

Assemblaggio di una parete prefabbricata in legno e paglia ©Nicola Preti

I punti critici sono gli stessi di una qualsiasi costruzione: attacco a terra, copertura, aperture ed eventuali connessioni (gronde, balconi ecc.). Questo pannello strutturale può essere utilizzato per progettare condomini e facciate di scuole, edifici commerciali, ecc.

Grazie alla struttura massiccia, resistenza e rigidezza dell’edificio, non hanno nulla da invidiare alle strutture formate da altri materiali, mentre i vantaggi derivanti dall’uso del legno e della paglia possono essere sfruttati al meglio.

Primo fra tutti, la prefabbricazione in officina a secco di pareti e solai, che saranno assemblati in modo semplice e rapido direttamente sul cantiere, rende il processo progettuale e costruttivo più efficace sotto tutti i punti di vista.

Secondo vantaggio, ogni aspetto costruttivo viene progettato e studiato fuori dal cantiere, attraverso la collaborazione tra progettista architettonico, progettista delle strutture e progettista della carpenteria, riducendo le improvvisazioni in cantiere.

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Un caso reale di prefabbricazione edifici legno e paglia: quali punti critici?

A proposito di prefabbricazione edifici legno e paglia, a breve inizierò l’assemblaggio di una villa prefabbricata in legno e paglia di grandi dimensioni, che ho progettato in provincia di Mantova.

L’edificio di superficie pari a circa mq 300 è composto da 38 pannelli prefabbricati per le pareti di dimensione massima 630 x 220 cm, e 22 pannelli prefabbricati per la copertura di dimensione massima 620 x 290 cm.

Visto che il cuore del lavoro è stato il progetto esecutivo dell’architetto e il progetto di taglio e assemblaggio della carpenteria, durato cinque settimane, trovo importante raccontare come si svolge un progetto di questo tipo.

Progetto di taglio e assemblaggio di una villa in legno e paglia ©Arch. Miriam Repossi

Una volta ricevuto il rilievo della fondazione, la progettazione congiunta tra architetto e progettista della carpenteria, ha affrontato i seguenti punti:

radice di ancoraggio della base del muro al cordolo di fondazione in c.a. e isolamento termico;
ottimizzazione del passo dei montanti, in particolare per l’ancoraggio dei falsi telai dei serramenti;
revisione ancoraggi metallici al cordolo in c.a.;
rinforzo del telaio attraverso l’inserimento di traversi e verifica di eventuali ponti termici;
connessione tra pareti e tra pareti e copertura e ottimizzazione delle connessioni agli angoli, previa approvazione dello strutturista;
isolamento termico delle imbotti delle aperture;
impermeabilizzazione dei bancali delle finestre (anche questa già realizzata in carpenteria);
posizionamento nastrature per la tenuta all’aria;
predisposizione fori per passaggio impianti da interno a esterno (elettrico, ventilazione, ecc);
dettaglio del foro camino;
imballaggio strutture prefabbricate per trasporto in cantiere.

Il taglio e l’assemblaggio del legno e della paglia seguono passo passo i disegni di progetto, con la costante supervisione del direttore dei lavori e del progettista della carpenteria.

Trovo affascinante aver appreso dagli inglesi non solo la tecnica delle costruzioni in balle di paglia, ma l’idea di progettare in modo programmato e anticipatorio, tipica del mondo anglosassone.

Il progetto è la vera fase di lavoro per la prefabbricazione edifici legno e paglia. Il cantiere è semplicemente la fase assemblaggio ed eventuale aggiustamento di un’opera programmata per rispondere a determinate prestazioni di legge.

Fonte:

Andrea Bernasconi, L’altro massiccio. Costruire in Xlam, in Materia Legno 02, marzo 2010

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Progettare è prima di tutto un’invenzione che ci spinge oltre quello che conosciamo. Dovremmo conformarci alle regole o anticiparle?

Nella mia esperienza di progettista di edifici in balle di paglia, sto iniziando a sperimentare l’utilizzo di balle di paglia di grandi dimensioni, o “jumbo bales”.

Queste balle hanno spessore minimo di 90 cm e il peso si aggira attorno ai tre quintali circa per ogni balla.

Come ho già trattato in un articolo precedente, in Italia al momento non è permesso utilizzare la paglia come struttura portante, ma solamente come tamponamento e isolamento termico. Le maggiori sperimentazioni di edifici con struttura in balle di paglia portanti si trovano nella vicina Svizzera.

Trovo utile riportare le fonti a mio parere più interessanti per il calcolo strutturale di edifici portanti in paglia. Ribadisco che parliamo di esperienze al di fuori dell’Italia, ma l’obiettivo è capire quali sono le possibilità per innovare il settore edile nel nostro Paese.

Strutture portanti balle di paglia negli Stati Uniti

Negli Stati Uniti le costruzioni con strutture portanti balle di paglia di grandi dimensioni sono normate dal 2015 Michigan Residential Code – Appendix S: Strawbale Construction.

Riporto alcuni estratti utili dalla sezione AS106 Strawbale walls – Structural [1]

I muri di paglia intonacati possono essere utilizzati come muri strutturali in edifici a un piano. Le pareti strutturali in balle di paglia richiedono una finitura a intonaco poiché, insieme al nucleo in paglia, fornisce la capacità strutturale del sistema di parete composita.

L’intonaco deve essere rinforzato se il muro è usato per resistere al taglio.

I carichi statici delle pareti di balle di paglia non devono superare i 60 psf (2872 N/m2) per superficie frontale della parete. I controventi richiesti per i carichi sismici sono direttamente correlati al peso della struttura. Il peso per superficie del muro include le finiture su entrambi i lati e il nucleo della balla di paglia.

Prima dell’applicazione dell’intonaco, le pareti possono essere precompresse da un carico uniforme non inferiore a 100 plf (1459 N/m). Lo scopo della precompressione delle pareti portanti in balle di paglia è quello di accelerare la sedimentazione delle balle di paglia impilate prima dell’applicazione dell’intonaco in modo da ridurre al minimo le potenziali fessurazioni dell’intonaco.

La precompressione è destinata a essere permanente e può essere raggiunta con una varietà di mezzi, tra cui cinghie di imballaggio in tensione o altro materiale di trazione ancorate sotto i davanzali e sopra le piastre di fondazione. In molti casi, il carico statico del tetto sulla parete (prima dell’intonaco) può soddisfare il requisito di precompressione di 100 plf (1459 N/m).

Leggi anche: Fondazioni in c.a. per case in paglia e legno. Quanto dura un edificio di questo tipo?

Strutture portanti balle di paglia in Svizzera

In Svizzera le maggiori sperimentazioni di edifici in balle di paglia di grandi dimensioni sono condotte dallo studio di architettura Werner Schmidt assieme all’ingegnere Peter Braun [2]. L’approccio strutturale di Braun si basa sull’analisi dei rischi (deformazioni ammissibili). Finora, i test non sono stati in grado di determinare un valore di resistenza per le balle di paglia.

Secondo Braun, il carico limite deve essere superiore alle 15 t/mq, il valore ottenuto presso l’HTW di Coira. Tuttavia, il comportamento strutturale è determinato dal modulo di elasticità, che è circa 0,4-0,6 N/mmq sia secondo FEB Kassel e HTW di Coira.

Quindi, secondo i modelli di Peter Braun, una parete di balle di paglia alta 3 m e larga 80 cm può sopportare un carico massimo di circa 6 t/mq. A carichi maggiori, la parete flette.

Nella sua esperienza, Braun pensa che lo strato di transizione (1-2 cm di spessore), in cui la paglia è intimamente mescolata con l’intonaco, è fondamentale nel determinare il comportamento strutturale dell’intero sistema.

Braun ha valutato che il carico ammissibile per una parete spessa 120 cm sia 40 kN/m, anche se i fatti sembrano dimostrare che questo valore teorico sia ancora cautelativo. Per il progetto di una casa a Disentis, Peter Braun ha progettato la struttura in modo che il carico operativo non superasse i 30 kN/mq, mentre l’intonaco aveva principalmente la funzione di rinforzare il muro. In realtà, sotto le forti nevicate dell’inverno 2006, i carichi totali sono stati di 23 kN/m (carico statico) + 19 kN/m (carichi attivi) = 42 kN/m. Da ciò si ottiene che il carico nell’intonaco è stato fino a circa 0,18 N/mmq – poiché apparentemente tale sovraccarico non poteva essere sostenuto dalle balle di paglia.

La paglia è elastica: con il peso della neve, teoricamente la casa dovrebbe comprimersi in inverno ed espandersi nuovamente in estate. In realtà, nessun movimento è risultato evidente. Ciò significa che il carico di neve è stato interamente assorbito dall’intonaco oppure che la combinazione dei due materiali può effettivamente portare più di quanto teoricamente previsto.

Braun pensa che il principale problema statico non sia il massimo carico ammissibile, ma il controllo dello scorrimento plastico, in modo che si ottenga una resistenza orizzontale soddisfacente.

Precomprimere le balle di paglia delle pareti non è sempre necessario. In linea di principio, non è necessario nemmeno legare le pareti di balle di paglia alle fondamenta. Nel progetto di casa Fliri, per esempio, lo strato isolante in balle di paglia sopra l’ultimo piano pesa 80-100 kg / mq, e il normale carico del vento in Svizzera è di 80 kg / mq. Tuttavia, le travi agli angoli dell’edificio sono state legate alle fondazione con cavi in tensione. Da un lato questo ha permesso di raddrizzare l’edificio, dall’altro lo ha rinforzato contro i venti forti.

Il concept delle strutture portanti balle di paglia di grandi dimensioni

A fronte delle due fonti esposte, si possono ricavare le seguenti considerazioni:

nel calcolo strutturale della parete con balle di paglia di grandi dimensioni va considerato il contributo dell’intonaco. Si noti che nelle costruzioni in paglia l’intonaco ha uno spessore considerevole: solitamente 5-6 cm di intonaco interno in argilla e 3-5 cm di intonaco esterno in calce;
la precompressione è una possibilità che va valutata di caso in caso. La tecnica costruttiva solitamente utilizzata è l’utilizzo di cinghie o tiranti plastici o metallici. In assenza di precompressione, il muro in balle di paglia, una volta posato, ha un calo naturale pari a circa una decina di centimetri per piano, sotto il peso della copertura o del solaio;
per la resistenza al taglio è possibile progettare rinforzi delle pareti con armatura, da progettare in concomitanza con l’intonaco di rivestimento;
le aperture entrano nel concept strutturale: gli architravi possono essere pensati come punti di appoggio della trave di bordo sommitale.

Non perderti dello stesso autore: Cosa vuol dire progettare edifici a zero energia incorporata?

Caso studio: abitazione a due piani a Disentis in Svizzera

Fig.1_Werner Schmidt, Disentis Haus, una foto dal cantiere in corso_©Atelier Werner Schmi

L’edificio in balle di paglia portanti a Disentis (Figg.1-2), progettato dall’arch. Werner Schmidt [3], è situato nelle AIpi Svizzere ad un’altitudine di 1300 m. Ha una forma puIita e sempIice, ottenuta direttamente daIIe dimensioni deIIe baIIe di pagIia utilizzate.

Le balle Jumbo Iarghe 1,25 m sono state utilizzate per avere un edificio con un consumo di energia moIto basso e per sopportare i carichi di neve estremi di fino a 650 kg/m². Per l’anaIisi strutturaIe deII’edificio, prima di costruirlo, si sono condotti test di carico da 3 a 6 tonneIIate. I valori ottenuti sono stati utilizzati neIIa progettazione dei muri e deIIa facciata sud-ovest in Iegno e vetro.

I muri in balle di paglia sono ancorati con cinghie di plastica alla piastra di fondazione inferiore. Un cordolo ad anello di pannelli a tre strati costituisce l’estremità superiore delle pareti. II solaio deI piano terra è in tavoIe di legno posate sulle baIIe di pagIia. II tetto è composto da travi reticoIari e da un isoIamento termico formato da due strati di baIIe piccoIe.

Dopo aver montato le capriate del tetto, gli artigiani hanno fatto una pausa di quattro settimane. Sotto una tensione costante delle cinghie di plastica, la costruzione è calata complessivamente di 30 cm nell’arco di 30 giorni. Una differenza che è stata considerata dall’architetto per determinare l’altezza di finestre e porte.

L’esterno e l’interno sono intonacati con un intonaco di calce. L’intonaco penetra fino a 8 cm nella paglia, e insieme formano un’unità statica, che assorbe anche le forze orizzontali della costruzione.

Fig.2_Werner Schmidt, Disentis Haus_©Atelier Werner Schmidt

La mia esperienza con i balloni di paglia di canapa

Recentemente ho avuto modo di incontrare un agricoltore di canapa in provincia di Verona, che voleva trovare un’applicazione per il settore edile. Non avendo a disposizione le macchine per trasformare la canapa in canapulo, con cui si realizzano solitamente cappotti isolanti, ho lanciato l’idea di produrre balle in paglia di canapa.

L’agricoltore ha prodotto una ventina di balle di dimensione 90 cm x 120 cm x 220 cm con densità misurata di 180-200 kg/m³(Fig.3).

Fig.3_Balloni di canapa prodotti da un agricoltore a San Martino B.A. (VR) ©Nicola Preti

L’idea sperimentale che intendo sviluppare è il progetto di un edificio con struttura in legno in corrispondenza dei montanti e dell’architrave delle porte, con una trave di bordo sommitale in legno e muratura in balle di paglia di grandi dimensioni, cercando di unire due mondi diversi, agricoltura ed edilizia, in un punto comune: la progettazione.

Stiamo progettando il futuro senza dipendere da fonti non rinnovabili. Vogliamo riscrivere la favola dei tre porcellini con un lieto fine per la casa di paglia.

Fonti:

[1] Michigan Residential Code, https://up.codes/viewer/michigan/mi-residential-code-2015

[2] Andrea Bocco Guarnieri, Werner Schmidt, Ecology craft invention, Ed. Ambra|V, 2013

[3] Atelier Werner Schmidt, https://www.atelierwernerschmidt.ch/

Ti consigliamo:

Se sei interessato all'argomento, è in arrivo il volume "Costruire sostenibile con la canapa" dell'autore Adriano Perletti. Al suo interno viene analizzato l’uso della biomassa (dalla fibra al canapulo) e sono esaminati alcuni temi fondamentali come il rapporto con i leganti e la calce in particolare, è proposta una rassegna dei principali prodotti e tecniche disponibili oggi sul mercato nazionale con schede che ne analizzano caratteristiche e peculiarità. Un focus di approfondimento scientifico riassume alcune recenti ricerche condotte da ENEA (Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile) e Politecnico di Milano che riguardano il ciclo di vita di materiali da costruzione a base di canapa e calce, le prestazioni dei blocchi formati da questo biocomposto, un prototipo antisismico che sfrutta la notevole resistenza delle fibre della pianta.

Un repertorio di opere e progetti approfondisce l’impiego di materiali a base di canapa nella pratica costruttiva italiana degli ultimi quindici anni, con casi localizzati su tutto il territorio nazionale che toccano un ampio ventaglio di tipologie d’intervento, dal risanamento alla ristrutturazione, dalla costruzione ex-novo alla rigenerazione urbana. 

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All'interno della manifestazione, in particolare, è previsto venerdì 22 novembre il seminario - Workshop “Usi Della Canapa In Edilizia” con l'erogazione di n.5 crediti formativi professionali per architetti. Il seminario-workshop ha l’obbiettivo di formare i partecipanti ai diversi usi della Canapa in edilizia attraverso una parte teorica e alcune prove pratiche di applicazione dei sistemi e tecniche costruttive che utilizzano la canapa.

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I metodi per progettare e costruire edifici con struttura in legno e tamponamento in balle di paglia sono numerosi. La scelta dell’uno o dell’altro varia in base al tipo di progetto, all’accessibilità del cantiere, alle richieste del committente.

Nessun metodo è migliore o peggiore, ma ci sono alcuni aspetti tecnici che vanno considerati.

A seguire, descrivo sinteticamente i quattro metodi costruttivi principali, fermo restando che, come per qualsiasi tecnica progettuale, le soluzioni sono infinite e ogni progetto è unico:

muro in paglia autoportante o “Nebraska”,
telaio strutturale con tamponamento in opera,
telaio portante prefabbricato industriale,
moduli di tamponamento in paglia sfusa.

Metodi costruttivi legno e paglia: muro in paglia autoportante o “Nebraska”

Il metodo autoportante consiste nel far lavorare a compressione le balle di paglia.

Il nome “Nebraska” deriva dalla regione del Nord America in cui i colonizzatori a fine ‘800, in mancanza di altri materiali da costruzione, decisero di edificare le loro abitazioni con la sola paglia a disposizione.

Vengono fatti dei corsi orizzontali in balle di paglia fino ad arrivare alla copertura. Arrivati alla quota di gronda, si posiziona un cordolo in legno che viene tirato con delle funi, fino a toccare l’architrave in legno delle porte. Il calo può essere dell’ordine di 15-20 cm. Il muro che ne risulta è altamente compresso, ha capacità autoportante, senza bisogno di una struttura aggiuntiva.

Questo sistema costruttivo non può essere utilizzato in Italia in quanto le balle di paglia hanno solamente la funzione di isolamento termico e di tamponamento. In altri Paesi, ad esempio la Svizzera, si può utilizzare il muro autoportante in paglia come struttura dell’edificio. Questa tecnica viene realizzata con balle di paglia molto grandi di spessore pari a 120 cm (i cosiddetti “balloni” o “jumbo bale”).

Werner Schmidt, Passivhaus Disentis, Svizzera, 2001-2002

Leggi dello stesso autore>> Cosa vuol dire progettare edifici a zero energia incorporata?

Metodi costruttivi legno e paglia: telaio strutturale con tamponamento in opera

Il telaio portante in legno, sia massiccio che lamellare, è costruito direttamente in cantiere, e viene utilizzato per gli edifici più piccoli oppure per l’autocostruzione.

Ad esempio, se devo realizzare un edificio residenziale a un piano fuori terra di superficie 100 mq, avrò convenienza a costruire il telaio di legno in cantiere. L’interasse è dato dalle dimensioni delle balle di paglia. In un secondo momento viene riempito il telaio con le balle di paglia, che verranno pressate per non avere vuoti di aria tra le fibre della paglia. Mentre il telaio va costruito da un carpentiere qualificato, il tamponamento in paglia può essere eseguito anche dal committente, con la supervisione del direttore dei lavori e del carpentiere.

L’attenzione da porre, specialmente con questo metodo costruttivo, è di comprimere molto bene le balle di paglia, fino ad arrivare a densità di 110-125 kg/mc.

Dimitri Zago, struttura a telaio in legno specifica per muri di tamponamento in paglia, argilla e canna palustre, http://www.tuttofareartigiano.it/

Dimitri Zago, muro di tamponamento con ottime performance acustiche e termiche in paglia e argilla, http://www.tuttofareartigiano.it/

Non perdere il volume>> Acustica negli edifici in legno

Metodi costruttivi legno e paglia: telaio portante prefabbricato industriale

La prefabbricazione industriale è applicabile con ottimo risultato alle costruzioni in legno e paglia. I pannelli portanti, costituiti da struttura a telaio in legno e tamponamento isolante in balle di paglia, sono progettati e realizzati in centro taglio e poi trasportati e montati in cantiere.

Si utilizza questa tecnica per edifici di grandi dimensioni oppure per edifici a più piani. I moduli sono già intonacati all’esterno in modo da poter resistere meglio agli eventi atmosferici che si possono manifestare durante i lavori in cantiere.

Generalmente la funzione di tenuta all’aria è demandata agli intonaci interni in argilla, ma è possibile che in alcuni casi si scelga di finire il muro con un rivestimento a secco in legno. Se utilizzo un pannello di OSB bastano le nastrature per la tenuta all’aria. In tutti gli altri casi va utilizzato un telo per la tenuta all’aria.

Arch. Nicola Preti, Carpenteria Ferrari, prototipo di un muro prefabbricato in legno e paglia, 2019

Fondazione in c.a. per case in paglia e legno. Quanto dura un edificio di questo tipo?

Isostroh, https://www.isostroh.com/

Metodi costruttivi legno e paglia: moduli di tamponamento in paglia sfusa

Nel caso in cui la paglia venga utilizzata solo come tamponamento, posso realizzare dei moduli prefabbricati che verranno posati a secco a ridosso di una struttura a telaio precedentemente realizzata. Questa tecnica è adatta per esempio nel caso in cui si abbia una struttura preesistente da riadattare. Vengono costruiti dei moduli scatolari in legno, all’interno delle quali viene insufflata fibra di paglia sfusa.

I moduli sono poi montati a secco per formare il muro di tamponamento dell’edificio.

Differenze e vantaggi nella scelta dei metodi costruttivi legno e paglia

Abbiamo visto che la scelta di una tecnica rispetto ad un’altra dipende molto dal tipo di progetto, dall’impresa, dal budget e dalle caratteristiche dell’area di cantiere.

Generalmente scelgo il telaio prefabbricato industrialmente per i cantieri di grandi dimensioni, mentre il telaio realizzato in opera per i cantieri più piccoli o nei quali il committente intende realizzare la casa parzialmente in autocostruzione.

Il grande vantaggio del muro a telaio in legno con tamponamento in paglia, rispetto per esempio al muro in CLT, è il minor impiego di legno. Ho calcolato che per realizzare 100 mq di parete a telaio servono circa 5 mc di legno, contro i 12 mc per la parete in xlam.

La paglia svolge al tempo stesso la funzione di tamponamento e di isolamento termico e acustico, ottenendo una stratigrafia muraria ridotta ad un solo materiale, oltre agli intonaci.

Per questi motivi, il muro in paglia è probabilmente oggi la soluzione più efficiente sia dal punto di vista energetico e che del bilancio ambientale, poiché ha un’energia incorporata più bassa rispetto a qualsiasi altro sistema costruttivo.

Riepilogo dei requisiti tecnici del muro in paglia

Umidità legno della struttura: < 8-12%
Paglia: colore giallo oro, pulita, profumata, rettificata, compatta, umidità <18%
Densità balle di paglia: 110-125 kg/mc
Conducibilità termica: 0,0448 W/mK ÷ 0,0792 W/mK (EN ISO 10456)
Tenuta all’aria all’interno dell’involucro
Tenuta al vento all’esterno dell’involucro
Spessore involucro indicativo: 37 cm (escluso intonaci)
Energia incorporata muro di paglia: + 45 MJ/mq
CO₂ sequestrata muro di paglia: – 67 kg CO₂/mq

Immagine di copertina Università di Nottingham – The Gateway Building, struttura prefabbricata in legno e paglia, Make Architects, 2011

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Acustica negli edifici in legno

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Prima di approfondire il tema fondazioni in c.a. per case in paglia e legno è bene soffermarsi sul concetto di durabilità relativo ad un edificio di questo tipo. “Una casa in balle di paglia può durare per secoli se ben progettata e ben costruita. La paglia è un materiale durevole se conservato all’asciutto e protetto”. Questa è la frase che ho trovato per la maggiore sui siti che parlano di case in balle di paglia.

Ma in concreto che cosa bisogna fare per garantire la durata al pari di una casa tradizionale?

Il tema centrale è la protezione della casa in paglia rispetto agli agenti atmosferici. La regola più importante è che il legno vada posato ad una quota superiore rispetto alla quota di campagna.

Si tratta di una soluzione tanto semplice quanto difficile da realizzare. Di qui l’importanza cruciale del progetto delle fondazioni.

Fondazioni in c.a. per case in paglia e legno. Analisi di un caso studio

Oggi voglio condividere con te la mia ultima esperienza progettuale di un cantiere per la costruzione di una nuova villa in balle di paglia a Castelbelforte in provincia di Mantova. Si tratta di un edificio con superficie circa di 300 mq disposta su un piano.

Il sistema costruttivo delle pareti è un telaio prefabbricato in legno lamellare controventato con pannello lamellare multistrato in legno massiccio (SWP). Le strutture in elevazione appoggiano su una platea in cemento armato dello spessore di 30 cm con cordoli in elevazione.

Il tamponamento del telaio in legno sarà eseguito con balle di paglia opportunamente pressate dello spessore di 37 cm sia per le murature che per la copertura.

Il terreno su cui verrà costruito l’edificio presenta le caratteristiche tipiche della zona: acqua di falda a poca profondità e condizioni che peggiorano con le acque meteoriche e l’irrigazione dei terreni agricoli limitrofi. Le scelte progettuali sono valutate sulla base della relazione del geologo e il progetto dello strutturista.

Conclusa la parte progettuale delle fondazioni in c.a. per case in paglia e legno, l’attenzione si è spostata alla fase costruttiva con l’entrata in campo delle figure dell’impresa dei cementi armati e dell’impermeabilizzatore. Una volta accertata la reale consistenza del terreno con saggi (Fig.1), abbiamo provveduto con lo scavo di sbancamento generale e la costruzione della platea secondo queste fasi:

rullata su scavo,
posa tessuto geotessile,
isolamento in vetro cellulare,
magrone in calcestruzzo,
impermeabilizzazione dall’acqua di risalita e dal gas radon,
posa delle casseforme isolate,
posa dell’armatura della platea,
posa delle tubazioni,
getto della platea in cemento armato,
impermeabilizzazione laterale e superiore dall’acqua meteorica e umidità.
Fig.2_Posa e compattamento dell’isolante in vetro cellulare_©NicolaPreti

Fig.3_Posa dell’impermeabilizzazione sotto la platea_©NicolaPreti

Leggi anche: Cosa vuol dire progettare edifici a zero energia incorporata?

Per quale motivo ho utilizzato il cemento, se sono un progettista di case sostenibili?

Il primo motivo è perché le Norme Tecniche delle Costruzioni impongono la scelta di sistemi costruttivi certificabili e collaudabili, e ad oggi l’unica fondazione che rispetti questi requisiti e che abbia un buon rapporto costi/prestazioni è quella in cemento armato. Il secondo motivo è perché se ci dovessero essere dei cedimenti differenziali, con il sistema a platea sono facili da correggere e il terzo è legato alla struttura, essendo rigida e di forma regolare, dà la possibilità di posare delle impermeabilizzazioni garantite.

Infatti un sistema impermeabilizzativo posato su un sistema rigido deve essere applicato in modo continuo, in maniera che possa durare per tutta la vita nominale dell’edificio (minimo 50 anni per gli edifici residenziali), in un punto in cui non è possibile fare manutenzione.

Perché è importante questa modalità operativa di progettazione?

In Italia la stragrande maggioranza dei contenziosi e delle vertenze legali nel settore edilizio sono causate da errori di progettazione. Gli errori portano a problemi di infiltrazioni che spesso vanno identificati con strumentazione particolare e risolti con interventi costosi.

La durabilità di un edificio in generale, e in modo particolare dell’edificio in balle di paglia, è strettamente legato al tema delle infiltrazioni di acqua e di umidità, in particolare per quanto riguarda il progetto delle fondazioni.

Non a caso, la norma tedesca DIN 68800 [1], che regola la durabilità delle strutture in legno degli edifici in Germania (una simile norma in Italia è assente), prescrive che le strutture in legno siano sempre rialzate dal terreno di almeno 20 cm.

L’acqua e il terreno umido (non il fuoco) sono i principali nemici per la costruzione a regola d’arte di un edificio in legno e paglia. Il progetto di un edificio a prova d’acqua deve considerare due punti di interazione fra terreno e parte interrata:

il contatto con il terreno umido: la fondazione deve essere impermeabilizzata contro gli effetti dell’acqua a contatto con le strutture portanti e di rivestimento, che possono portare fino alla marcescenza e al collasso;
la spinta idrostatica dell’acqua: la fondazione deve contrastare la spinta ascendente dell’acqua nel caso sempre più frequente di alluvioni o sommersioni periodiche.

Realizzare una fondazione in c.a. e case in paglia e legno resistente all’acqua è uno dei passi principali per la buona riuscita di un edificio di questo tipo. Dovrà evitare il contatto per capillarità tra strutture in legno e acqua, rendendo assente il formarsi di possibili ristagni a contatto con il legno, e dovrà garantire il normale funzionamento strutturale dell’edificio alle sollecitazioni di una possibile sommersione temporanea.

I dieci “comandamenti” per garantire la durata di una casa in balle di paglia

Non esiste una vera e propria norma che regoli gli aspetti delle fondazioni in c.a. per case in paglia e legno. Per questo motivo mi sono dato come progettista i dieci “comandamenti” per costruire delle fondazioni in c.a. per case in paglia e legno che possano durare nel tempo:

progettare e costruire in modo integrato con architetto, geologo, ingegnere, impresa edile, impermeabilizzatore e carpentiere;
impermeabilizzare con materiali durevoli e di altissima qualità, resistenti all’invecchiamento, con protezione dal gas radon (dove presente), e posa eseguita da impresa specializzata;
le strutture interrate devono sempre essere in cemento armato perché sono le più facili da impermeabilizzare e le più rigide;
considerare almeno un allagamento al piano di campagna nella vita nominale dell’edificio. La struttura deve essere in grado di sopportare quella sollecitazione;
evitare vespai aerati;
realizzare sistemi impermeabili continui;
effettuare possibilmente un collaudo in opera delle impermeabilizzazioni;
posare una guaina impermeabile e duratura tra la fondazione in cemento armato e la struttura di legno;
evitare di creare trappole per l’acqua, sia nella fase di cantiere che in esercizio. Ad esempio evitare di rimboccare la guaina a “U” sulla faccia esterna della struttura di legno mentre è ancora esposta alla pioggia [2];
separare nettamente dal piano di campagna esterno gli elementi lignei con una zona di rispetto pari ad almeno 30 cm (in verticale).

Fonti:

[1] Holger Meyer Ingenieurbüro, Holzschutz – DIN 68800, Baulicher Holzschutz hat heute Vorrang, 2013

[2] ARCA, Certificazione di qualità e sostenibilità, Regolamento tecnico nuove costruzioni in legno (2014)

[3] Marco Argiolas, Impermeabilizzazioni in edilizia, Maggioli Editore, 2017

[4] Antonio Broccolino, Sistemi di impermeabilizzazione – Raccolta di articoli sulla corretta progettazione e applicazione delle membrane Bitume Polimero, Polyglass

[5] Alex Merotto, Danni e difetti delle costruzioni in legno, Maggioli Editore, 2017

[6] N.T.C. 2018, Capitolo 2. Sicurezza e prestazioni attese 2.2. Requisiti delle opere strutturali 2.2.4. Durabilità Normative che trattano di argomenti di carattere applicativo e progettuale dei sistemi impermeabilizzativi:

Norma UNI 9307 Coperture continue – istruzioni per la progettazione dell’elemento di tenuta
Norma UNI 10697 sistemi continui di Impermeabilizzazione – criteri di misurazione delle superfici ai fini della loro contabilizzazione
Norma UNI 11235 – istruzioni per la progettazione l’esecuzione e la manutenzione di coperture a verde
Norma UNI 11345 – attività di controllo per le fasi di progetto esecuzione e gestione di coperture continue
Norma UNI 12065-3 – sistemi di scarico funzionanti alla gravità all’interno degli edifici
Norma UNI 11540 – linee guida per la redazione e corretta attuazione del piano di manutenzione di coperture continue realizzate con membrane flessibili per impermeabilizzazioni.

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Costruire sostenibile con la canapa

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I sistemi radianti si sono ormai affermati come una soluzione impiantistica particolarmente idonea in bioedilizia. Notevoli sono i vantaggi sia sotto il profilo del risparmio energetico che del comfort abitativo, aspetti su cui viene posta particolare attenzione da chi si occupa di bioedilizia. E’ il caso della ditta Bio Edil srls di Rescaldina (MI) che ha scelto per le sue case in legno gli impianti radianti a pavimento Rossato.

“Ho realizzato la prima casa con impianti Rossato nel 2013. Il cliente è molto soddisfatto dell’impianto radiante. Quando a Milano ci sono -4°/ -5° esterni, in casa possono stare quasi a maniche corte” – racconta Domenico Battaglia, titolare della ditta. Pienamente soddisfatto dell’esperienza precedente, anche quest’anno Bio Edil si è affidato ai consulenti Rossato per due villette in legno di nuova costruzione ad Origgio (VA).

“Io mi occupo di costruire case” – spiega Battaglia – “per l’impiantistica mi sono affidato a dei professionisti in grado di fornirmi una soluzione completa ed integrata”. La sinergia tra tutti i professionisti coinvolti (la ditta edile, il consulente Rossato e l’installatore e centro assistenza Rossato Acqua Termica di Massimo Pascuttini) ha fatto sì che ogni fase sia stata curata nei minimi dettagli e “al momento dell’avviamento dell’impianto tutto è filato liscio” spiega Massimo Bolognesi, consulente Rossato.

: Villa Emma, in costruzione

: Villa Emma, esterno

: Villa Emma, radiante

: Villa Emma, Pompa di calore per acqua sanitaria

: Villa Emma, Pompa di calore

: Villa Emma, Caleon

Villa Emma è una villetta a 3 piani, realizzata in XLam. Il sistema di riscaldamento e raffreddamento è realizzato con impianto radiante a pavimento abbinato ad una pompa di calore aria-acqua ad inverter. L’impianto radiante è stato realizzato con sistema ECOfloor G20: pannello isolante in eps con grafite ad elevate prestazioni e massetto liquido a bassa inerzia garantiscono una messa a regime molto rapida. L’impianto è gestito da un sistema intelligente con regolazione dinamica della temperatura di mandata che tiene conto delle condizioni di temperatura/umidità sia interne che esterne.

Il sistema impiantistico si completa con il sistema di deumidificazione e la ventilazione meccanica controllata ad alta efficienza di tipo puntuale SR50. L’acqua calda sanitaria infine è prodotta con l’accumulo a pompa di calore Air Combo PRO.

Per la seconda villa attualmente in costruzione il cliente ha scelto un impianto radiante a pavimento a secco. Con l’utilizzo di ECOfloor Slim vengono ridotti sia i tempi di posa (circa 20 giorni in meno) che i relativi costi di cantiere. La messa a regime del sistema ECOfloor Slim sarà, inoltre, ancora più rapida a tutto vantaggio del comfort degli occupanti.

Per maggiori informazioni
www.rossatogroup.com

A seguito dei recenti tragici eventi provocati dal terremoto in Centro Italia, torna di stringente attualità il dibattito sulla resistenza delle strutture edilizie alle sollecitazioni del sisma e alle prestazioni antisismiche dei diversi materiali: acciaio, calcestruzzo, muratura e legno. E proprio sul legno si concentra questo articolo, scritto dall’ing. Pierpaolo Cicchiello, attuale presidente della Commissione Strutture dell’Ordine degli Ingegneri di Monza e della Brianza. Il contributo, scritto dopo il terremoto che colpì l’Abruzzo nel 2009 è ancora attuale e fornisce degli utili spunti di riflessione sulle performance antisismiche dell’edilizia in legno.

II terremoto in Abruzzo ha evidenziato, tragicamente, una realtà trascurata, ossia che buona parte del territorio italiano presenta un rilevante rischio sismico. Questo comporta che, quando si costruisce, si debbano applicare criteri di sicurezza e utilizzare metodi costruttivi che siano effettivamente all’avanguardia. La tecnica e le tecnologie costruttive moderne offrono soluzioni che permettono di gestire e ridurre il rischio sismico entro livelli di sicurezza ritenuti, allo stato attuale delle cose e per le scelte del legislatore, accettabili.

La sicurezza delle costruzioni in relazione agli eventi sismici è ambito di ricerca e studio da diversi decenni nel mondo intero. In questi ultimi decenni particolarmente significativi sono stati i risultati ottenuti nell’ambito delle strutture in legno, da sempre diffuse in zone note per Ia frequenza dei fenomeni sismici come Nord America e Giappone.
È ormai riconosciuto come edifici in legno, correttamente progettati, se realizzati con moderne tecniche costruttive quali il sistema della costruzione intelaiata e la tecnologia X-Lam, possano garantire livelli elevati di performance sismica.

Perché adottare il legno in zona sismica?

Per consentire, nell’ambito di questo articolo, una visione d’insieme, ci limiteremo a esporre gli aspetti salienti che possono indurre ad adottare una soluzione costruttiva di questo genere per un edificio da erigere in zona a elevata intensità sismica.

1. Il legno è, tra i materiali da costruzione, il più leggero. Le sollecitazioni su una costruzione in caso di sisma sono, come noto, proporzionali anche alle masse della costruzione stessa. La massa del legno e circa ¼ di quella del calcestruzzo: questo comporta che, ceteris paribus, le costruzioni in legno siano sottoposte a un input sismico ridotto.
2. Per le sue caratteristiche meccaniche, il legno, naturalmente elastico, sopporta facilmente le deformazioni. Durante un sisma, la minor rigidezza e quindi la maggiore deformabilità dell’edificio permettono di assorbire meglio le sollecitazioni di natura sismica.
3. Il legno offre, in rapporto alla massa, un comportamento meccanico favorevole. La sua resistenza meccanica unitaria risulta fra le migliori in assoluto, il che si traduce nel fatto che le strutture in legno sono in grado di fronteggiare anche sollecitazioni importanti.

Le moderne costruzioni in legno vengono realizzate o per mezzo di telai in legno ricoperti di pannelli OSB (Oriented Strand Board) in caso di struttura intelaiata, oppure con l’utilizzo di elementi piani, quali pareti e solette, di pannelli X-LAM(costituito da legno massiccio a strati incrociati). Le costruzioni caratterizzate da elementi piani hanno maggiore resistenza sotto sisma rispetto a edifici con elementi monodimensionali (quali le strutture a pilastri), dal momento che rigidezza e resistenza della struttura risultano distribuite e non concentrate (leggi anche Sistema X LAM: moderna tecnica di costruzione in legno).

La struttura in legno, come abbiamo ora mostrato, non è formata da un corpo monolitico, ma è costituita da elementi diversi, quali pareti e solai, che vengono collegati tra loro con delle unioni meccaniche, i giunti. Questi, se ben progettate e realizzati, possono sia favorire la deformabilità della costruzione che contribuire alla dissipazione isteretica dell’energia sviluppata per il sisma.
In sostanza il grado di efficienza sismica offerto da una struttura in legno dipende primariamente dalle connessioni e dalla loro corretta concezione e progettazione.

A tal riguardo risulta di notevole interesse il progetto Sofie (leggi anche Il comportamento degli edifici in legno in caso di sisma), sviluppato presso il CNR-lVALSA (Istituto per la valorizzazione del legno e delle specie arboree). Nel 2006 un primo edificio di tre piani affrontò con disinvoltura l’esperimento presso il NIED di Tsukuba (National Institute for Earth Science and Disaster Prevention, Istituto nazionale di ricerca sulla prevenzione dei disastri), superando indenne la simulazione applicata fino a 7,2 sulla scala Richter, con meraviglia degli stessi giapponesi. Nel 2007 una struttura di legno che si sviluppa per 7 piani, per un’altezza di 24 metri, costruito con pannelli X-LAM, é stata sottoposta alla simulazione su pedana vibrante del terremoto di Kobe, caratterizzato da una magnitudo 7,2 Richter, che provocò la morte di oltre seimila persone. Per la precisione, il programma di prove ha previsto l’applicazione in successione di due accelerogrammi sismici. Il primo è stato il terremoto Niigata-Chuetsu-Oki del luglio 2007, con una magnitudo 6,8 Richter e una PGA (Peak Ground Acceleration, accelerazione di picco al suolo) pari a 1 g. Il secondo è stato il terremoto Hanshin-Awaji del 1995, noto come terremoto di Kobe, con una magnitudo 7,2 sulla scala Richter e una PGA 0,82 g.

In occasione del sisma di massima intensità ipotizzabile, le NTC prevedono che l’edificio possa danneggiarsi anche seriamente. In tale eventualità, Ia struttura in legno è, per sua natura, adatta a essere riparata attraverso la sostituzione di parti e connessioni danneggiate, rendendo economicamente vantaggioso recuperare Ia sua valenza strutturale.

II sistema a telaio (struttura intelaiata)

Diffuso in Nord America e Canada, il sistema a telaio prevede il ricorso a una struttura di elementi piani in legno, il telaio, uniti con chiodatura a pannelli strutturali in truciolari OSB (Oriented Strand Board). Così facendo si crea un elemento piano da utilizzare alla bisogna come parete o solaio, completato poi con isolante e strati di finitura. Questo tipo di costruzione, secondo le previsioni dei codici normativi più moderni, viene trattata con favore in caso di azioni sismiche.

X-LAM, pannelli di legno massiccio a strati incrociati

L’ X-LAM, noto anche come Cross Laminated Timber o panneIlo multistrato di legno massiccio, fa la sua comparsa nella seconda meta degli anni Novanta, mentre Ia prima omologazione risale al 1998. Esso si ottiene incollando diversi strati di tavole di legno incrociati, di spessore medio di 2 cm disposti ortogonalmente tra di loro, per uno spessore totale variabile dai 5 ai 30 cm, da utilizzare come pareti e solai per edifici. Essi sono realizzati dall’incollaggio di strati incrociati di tavole, dando origine così ad un materiale avente i pregi di lastre e piastre, ossia in grado di assorbire sollecitazioni in diverse direzioni. L’elevato grado di prefabbricazione rende tale tecnica costruttiva veloce, sicura, economica: anche aperture per porte e finestre vengono realizzate in ditta. Il vantaggio essenziale del loro uso è rappresentato dalla stabilità dimensionale, mentre le caratteristiche di rigidezza li rendono adatti nell’edilizia antisismica e per la realizzazione di edifici multipiano.

Il progetto SOFIE

Nel 2007, i pannelli X-LAM sono stati i protagonisti di una estesa ricerca presso il CNR-IVALSA: il test antisismico SOFIE. Come sopra anticipato, un edificio di 24 metri di altezza, realizzato con questi pannelli, è stato sottoposto alla simulazione del terremoto di Kobe, presso il NIED di Tsukuba in Giappone, su di una tavola vibrante tra le più grandi al mondo, con una misura di 15×20 m.

Le conclusioni cui si è giunti dopo la diffusa sperimentazione è che la costruzione realizzata con i pannelli X-LAM, uniti con connessioni meccaniche specificamente progettate, rappresenta una tecnica costruttiva efficace per la sicurezza in caso di sisma.
La ricerca condotta ha dimostrato l’affidabilità e Ia sicurezza del legno come materiale per l’edilizia, oltre al valore aggiunto che assicura in termini di comfort abitativo, risparmio energetico e rispetto dell’ambiente.

L’Italia è un paese a forte rischio sismico e la sua storia è caratterizzata da numerosi terremoti disastrosi. Ricerche come queste forniscono dei chiari segnali al mercato e alla società: le caratteristiche di flessibilità, resistenza, duttilità e leggerezza proprie del legno ne rendono appropriato l’impiego nelle aree classificate ad alto rischio sismico.

Si sottolinea che, con le Norme tecniche per le costruzioni, sia per gli edifici realizzati a piè d’opera che per gli edifici prefabbricati, non è più possibile in Italia, come avveniva in passato, costruire un edificio di legno senza un progetto strutturale completo e senza necessità di effettuare un deposito all’ufficio del Genio Civile; a lavori ultimati, l’edificio deve essere infine collaudato. Se fossero ritenute utili, le eventuali prove di carico sono da eseguire in base alle indicazioni della UNI EN 380 Strutture di legno – Metodi di prova – Principi generali per le prove di carico statico. In conclusione, in ottica di bioedilizia, giova sottolineare che il legno utilizzato, abete rosso della Val di Fiemme proveniente da foreste certificate per la gestione sostenibile, è un materiale naturale ed ecocompatibile.

Articolo di Pierpaolo Cicchiello, Ingegnere strutturista e collaboratore di Politecnico di Milano

Natural High Tech: progetti, prototipi, dettagli per una rinnovata cultura del costruire in legno è il titolo dell’incontro, tenuto lo scorso 11 maggio presso la Facoltà di Architettura dell’Università La Sapienza di Roma, durante la quale docenti, progettisti, tecnici e costruttori hanno discusso delle opportunità e dei limiti delle costruzioni in legno.

L’incontro, organizzato dal Dipartimento DATA Design Tecnologia dell’Architettura Territorio e Ambiente e Toiko, società specializzata nella costruzione di edifici in legno, che ha realizzato a Roma il primo complesso residenziale eco-compatibile in Italia, il Parco di Plinio con un sistema costruttivo innovativo in legno, è stata anche l’occasione per presentare lo spaccato di una in casa in legno in scala 1:1 che rimarrà esposta nell’atrio della facoltà per due settimane.

“Il governo del progetto di architettura passa attraverso una profonda conoscenza delle tecniche e dei materiali da costruzione a garanzia del controllo degli esiti formali dell’architettura – spiega Eliana Cangelli, coordinatore del Dottorato di ricerca in Progettazione Ambientale e tra gli organizzatori dell’iniziativa – È con l’obiettivo di trasferire queste conoscenze che il seminario di oggi prevede il montaggio di un prototipo in scala 1:1 di una costruzione in legno, nell’atrio della facoltà, affinché gli studenti possano prenderne visione, comprenderne le tecniche di assemblaggio, verificarne limiti e potenzialità espressive. L’approfondimento del dettaglio tecnologico, la presentazione di progetti innovativi, la riflessione sull’importanza del disegno del progetto e l’esperienza pratica di progettisti e costruttori costituiscono ulteriori elementi utili all’acquisizione di competenze pratiche del fare in architettura”.

L’acquisto della casa è uno dei passi più importanti della vita di ognuno. Considerando che trascorriamo mediamente il 90% del tempo in ambienti chiusi, il nostro benessere dipende molto dal clima dell’ambiente che riusciamo a garantire nelle nostre case. “Il legno equilibra l’ambiente in cui viviamo, donandoci un benessere psico-fisico come nessun altro materiale da costruzione sarebbe in grado di fare – sostiene Vittorio Ruggiero, responsabile di Toiko – consente inoltre risparmi energetici fino al 70% rispetto alla stessa costruzione in cemento armato e muratura,maggior rapidità nei tempi di realizzazione e certezza dei costi. A Roma abbiamo realizzato edifici eco-sostenibili multipiano in legno di concezione moderna, leggeri, snelli, con molte aperture e che hanno suscitato maggiore interesse rispetto a quelli tradizionali in cemento”.