Case in legno: sistemi costruttivi

Le tipologie degli edifici in legno più diffuse sono sostanzialmente suddivisibili in due macrocategorie: sistemi a telaio e sistemi massicci; entrambi i sistemi si basano su fondazione in calcestruzzo, quasi sempre del tipo a platea, alla quale gli elementi strutturali lignei vengono ancorati mediante elementi metallici specifici. La propensione verso un sistema costruttivo anziché un altro è dovuta a diversi fattori per lo più dipendenti dalle esigenze architettoniche quali, ad esempio, la superficie di pianta, le luci che i solai dovranno coprire, la morfologia dell’edificio, il numero di piani, ecc.; è possibile affermare che non sono particolarmente vincolanti le caratteristiche geografiche del sito, così come non lo sono per le costruzioni “tradizionali” a travi e pilastri o a setti in calcestruzzo armato. Di seguito elenchiamo brevemente le tipologie strutturali appartenenti alle due macrocategorie:
 

• Sistema a telaio leggero: struttura realizzata mediante pareti e solai costituiti da intelaiature di elementi verticali ed orizzontali (ed eventuali controventature) di legno lamellare a sezione ridotta e costante, posti ad interasse a distanza regolare (tra i 40 e i 60 cm) alle quali vengono collegati, mediante chiodatura, bullonatura o avvitamento, dei pannelli di legno strutturale ad irrigidimento dell’intero sistema il quale, in questo modo, riesce ad assorbire i carichi verticali ed orizzontali mantenendo le caratteristiche di flessibilità. Tra i pannelli di tamponamento/irrigidimento interni ed esterni viene posto lo strato coibente il quale può occupare l’intero spessore del telaio oppure lasciare un’intercapedine libera per il passaggio degli impianti. Tale sistema è tra i più diffusi per la realizzazione di edifici multipiano: nei casi in cui ogni piano può essere paragonato ad una “scatola” che funge da base per il piano sovrastante si parla di Platform Frame, mentre nei casi in cui gli elementi del telaio coprano più piani senza soluzione di continuità si parla di Balloon Frame.

 

• Sistema a telaio pesante: strutture analoghe a quelle sopradescritte dalle quali si differenziano per la sezione, ampiamente maggiore, degli elementi d’intelaiatura e che trovano impiego per edifici di grandi dimensioni con luci molto estese e altezze maggiori.

 

• Sistema massiccio X-LAM: sistema costituito da pannelli di legno massiccio a strati incrociati (la direzione delle fibre delle tavole componenti il pannello finale è alternata di 90 gradi) ed incollati con i quali vengono realizzate le pareti e i solai. Tali pannelli, collegati tra loro mediante elementi meccanici, sono la struttura portante dell’edificio; il sistema costruttivo dei pannelli e la presenza di colla tra le tavole conferiscono agli stessi un alto livello di resistenza e rigidezza, grazie alla stratificazione delle singole tavole gli elementi così costruiti sono in grado di assorbire i carichi orizzontali e verticali, così come, in ogni punto, quelli concentrati. Un edificio costruito mediante il compensato di tavole è una struttura scatolare, facilmente adattabile a tutte le forme architettoniche; i pannelli vengono prodotti secondo le indicazioni di progetto e poi trasportati in cantiere nel quale avviene la semplice fase di assemblaggio e collegamento e, successivamente, la posa di isolante, impianti, e finiture.

 

• Sistema massiccio Blockbau: sistema costituito dalla sovrapposizione orizzontale di travi in legno massiccio sagomate longitudinalmente nelle parti superiori e inferiori, al fine di aumentare la superficie di contatto sino a comporre delle pareti massicce collegate, nei punti ortogonali di incontro delle varie pareti ripetuto più volte nell’edificio, mediante incastro ed elementi meccanici. L’involucro ottenuto mediante questo sistema è particolarmente resistente, tuttavia non è molto diffuso nel nostro Paese se non in zone di montagna.

 
 
Ciò che accomuna la costruzione delle strutture in legno, qualsiasi sia il sistema utilizzato, sono:
 

• Il notevole risparmio di tempo nella realizzazione dell’edificio: un edificio in legno ha tempi di costruzione molto ridotti rispetto ad un edificio “tradizionale”; infatti le realizzazioni in legno hanno generalmente una durata media di costruzione tra i 3 e i 6 mesi, a seconda della complessità del progetto (la durata riportata si riferisce ad un’abitazione singola sviluppata su uno o due piani). Ciò è reso possibile grazie alla prefabbricazione, aspetto tipico degli edifici in legno, basata sulla progettazione sinergetica e dettagliata volta all’ingegnerizzazione della produzione degli elementi costruttivi.   

 

• La semplicità costruttiva: il cantiere, per quanto riguarda le strutture degli edifici in legno, è un luogo di assemblaggio più che di costruzione vera e propria; gli elementi strutturali vengono trasportati in cantiere ed ivi poste in opera mediante un sistema di montaggio previsto a priori, il quale avviene a secco mediante elementi lignei d’incastro e meccanici di congiunzione. La “scatola” strutturale è realizzata in poche settimane, pronta per le successive fasi di completamento dell’involucro edilizio, di messa in opera degli impianti e delle finiture.

 

• La competitività dal punto di vista economico rispetto agli edifici di nuova costruzione realizzati mediante metodi “tradizionali”: l’abbattimento dei costi di cantiere va a compensare il prezzo maggiore dei materiali e del processo di prefabbricazione, rendendo così pressoché allineati i costi degli edifici in legno rispetto a quelli tradizionali.

 

• La leggerezza delle strutture: il rapporto legno/calcestruzzo in termini di peso è di circa 1:5, una struttura più leggera non solo incide favorevolmente sulle operazioni di cantiere ma anche sul trasporto del materiale stesso. Tali aspetti si possono tradurre come un minor dispendio energetico sin dalle fasi di messa in opera dell’edificio.

 

• La resistenza alle sollecitazioni sismiche: le forze sismiche agenti sulla struttura di un edificio sono proporzionali alla sua massa. Edifici leggeri, come quelli realizzati in legno, sono quindi soggetti a minori sollecitazioni; inoltre, grazie all’elasticità ed alla duttilità delle strutture in legno, essi rispondono bene al sisma in quanto possiedono un’elevata capacità di dissipare l’energia trasferita dal sisma attraverso deformazioni in campo non lineare. Le strutture in legno, nonostante il materiale sia classificato come “fragile”, riescono a raggiungere elevati livelli di duttilità grazie alle connessioni metalliche fra i singoli elementi costruttivi. L’energia del terremoto viene assorbita dagli elementi metallici di collegamento i quali si snervano e plasticizzano prima che avvenga la rottura del legno.

 

• La buona resistenza al fuoco: dato il contenuto di umidità del legno da costruzione, pari al 12% circa, prima che avvenga la combustione è necessario che l’acqua contenuta evapori. Durante la combustione il processo di carbonizzazione è molto lento, con velocità comprese in un intervallo di 0,55-1,0 mm/min, a seconda della specie legnosa, della densità e del tipo di materiale o prodotto a base di legno; la carbonizzazione della superficie protegge gli strati interni dei pannelli cosicché la struttura collassa con tempi lunghi. La perdita di efficienza di una parete in legno avviene per riduzione della sezione resistente e non per decadimento delle caratteristiche meccaniche: il legno non carbonizzato rimane efficiente dal punto di vista meccanico fino a quando la sezione si riduce talmente da non poter più assolvere alla sua funzione portante.

 

• La sostenibilità: il legno è un materiale naturale, ma non è questo che conferisce automaticamente la caratteristica di sostenibilità ai materiali e alle strutture che lo impiegano. La sostenibilità di un edificio in legno deriva già dal processo di approvvigionamento del materiale: affinché questo processo sia sostenibile occorre porre attenzione alla provenienza del legno, la quale dev’essere controllata e certificata dal punto di vista della rigenerabilità del materiale (forme di gestione boschiva che rispettino l’ambiente e gestione responsabile e sostenibile delle foreste); altri fattori che incidono sulla sostenibilità riguardano il trattamento del legname e la produzione degli elementi prefabbricati, i quali devono avvenire mediante processi controllati e non impattanti sull’ambiente e mediante l’utilizzo di collanti ecocompatibili ed atossici; gli strati isolanti, non da ultimi, devono rispondere ai medesimi requisiti, sono da evitare isolanti di origine chimica a favore di quelli di origine minerale o lignea, meglio ancora se di riciclo (sughero, fibra di legno); l’assemblaggio in fase costruttiva, infine, avvenendo a secco garantirà che l’intera struttura sia, a sua volta, eventualmente smantellabile facilitando la differenziazione delle risulte e, quindi, riciclabile a fine vita.