La sfida tecnica della costruzione in legno Costruire in legno quasi senza limiti Le 5 domande più importanti... e le risposte
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- Gilberto Mattia Bettini
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1 Forum Legno Edilizia Italia - Made Expo 17 Venerdì 10 marzo 2017 La sfida tecnica della costruzione in legno Costruire in legno quasi senza limiti Le 5 domande più importanti... e le risposte Dr. Andrea Bernasconi Professore di costruzione in legno, heig-vd Yverdon - HES-SO / SUPSI Consulente dell'istituto di teconologia e costruzione in legno, Politenico di Graz Cinque domande - pagina 1
2 Il primo elemento: il fuoco Ciò che tutti sanno sul tema del legno e del fuoco: il legno brucia!! È questo il problema? Qual'é la risposta corretta? La sicurezza antincendio si misura in tempo - per intervenire e mettere in salvo - per innescare i sistemi di spegnimento Cinque domande - pagina 2
3 Il primo elemento: il fuoco Il legno - Materiale combustibile - il legno è combustibile - quindi brucia - il legno brucia molto lentamente 400 mm Il legno brucia ad una velocità di ~ 0.7 mm/min 200 mm... dopo 30 min mm 400 mm 379 mm 148 mm - sezione ridotta - capacità strutturale ridotta, ma mantenuta - resistenza anche in caso di incendio Cinque domande - pagina 3
4 Il primo elemento: il fuoco Il legno - Materiale combustibile - Il legno è un buon isolante termico - Aumento di temperatura limitato T 20 C T 20 C T 1000 C mm/min. T 1000 C Il pannello massiccio - offre una sola superficie di attacco al fuoco - presenta quindi un comportamento favorevole Cinque domande - pagina 4
5 Protezione antincendio Principio della protezione tramite rivestimento protettivo - il rivestimento apposito assicura la necessaria sicurezza - ulteriori riserve di sicurezza antincendio in parte "formalmente" non attivate 60' di protezione REI - oggi K60 Il primo elemento: il fuoco 30' di protezione REI accorgimenti costruttivi necessari 0-60' di protezione REI in funzione dello spessore e delle sollecitazioni Finiture interne ca. 30' Protezione formale REI60 - K60 60' Combustione del legno ' 60' Cinque domande - pagina 5
6 Utilizzo dei materiali da costruzione - Regolamentazione antincendio CH Categorie di reazione al fuoco (RF) gruppo RF1 = nessuna reazione al fuoco Parti di costruzione RF1 materiali diversi sono equivalenti - aspetti diversi da considerare Il primo elemento: il fuoco REI tt Materiali RF1 Regole specifiche x REI tt Materiali RF1 Regole specifiche x REI tt Rivestimento Ktt* Materiali RF2 o RF3 Regole specifiche x REI tt Incapsulamento Ktt* Materiali RF1: Materiali RF2 o RF3; p.es. acciaio e CA p.es. legno La costruzione in legno è equivalente in fatto di sicurezza Cinque domande - pagina 6
7 Il primo elemento: il fuoco Aspetto essenziale della progettazione - non solo per il legno e non solo per i tecnici - non particolarmente problematico Sede principale SFS di Heerbrugg CH Produzione di viti in acciaio di diverso tipo Capannone dei trattamenti termici Cinque domande - pagina 7
8 Il secondo elemento: l'acqua Ciò che tutti sanno sul tema del legno e l'acqua: il legno marcisce!! Immagine: wikipedia.org È questo il problema? Qual'é la risposta corretta? Cinque domande - pagina 8
9 Il secondo elemento: l'acqua Protezione degli elementi strutturali di legno Nessun apporto di acqua dall'esterno - il cappotto e la facciata (rasatura) sono impermeabili all'acqua - manutenzione della rasatura (o della facciata) necessaria Wangen a. Aar, CH pacchetto traspirante al vapore pacchetto ermetico all'aria rivestimento impermeabile all'acqua esterno interno rasatura finitura cappotto di coibentazione struttura: XLAM finitura interna: p. es. cartongesso Nessun apporto di acqua dall'interno - nessuna condensa interstiziale (per esigenze di progetto) - traspirabilità al vapore (per esigenze di progetto) Il legno non è mai in condizione da assorbire acqua Non è soggetto a alcun un rischio concreto di degrado biologico Cinque domande - pagina 9
10 Il secondo elemento: l'acqua Protezione degli elementi strutturali di legno esterno rasatura finitura cappotto di coibentazione struttura: XLAM interno finitura interna: protezione incendio + cartongesso Cinque domande - pagina 10
11 Il secondo elemento: l'acqua L'esempio dei balconi è sintomatico del problema e non è un probelma esclusivo del legno Immagine: IlSecoloXIXWEB Francia, L'edificio sembra avere sec. alcune informazioni pubblicate - circa 20 anni L'edificio sembra avere - secondo alcune informazioni pubblicate - circa 5 anni Cinque domande - pagina 11
12 Il secondo elemento: l'acqua L'esempio dei balconi è sintomatico del problema e del fatto che il problema è risolto e le soluzioni efficaci note Ermeticità nel pacchetto di pavimento Ermeticità nella costruzione Cinque domande - pagina 12
13 Il secondo elemento: l'acqua L'attacco a terra è sintomatico della corretta progettazione Il livello del terreno rappresenta il limite della zona sempre bagnata La costruzione in legno - è sempre interamente sopra a questo livello - è separata da uno strato ermetico all'acqua Cinque domande - pagina 13
14 Il secondo elemento: l'acqua L'attacco a terra è sintomatico della corretta progettazione Il livello del terreno rappresenta il limite della zona sempre bagnata La costruzione in legno è sempre - interamente sopra a questo livello - isolata con uno strato ermetico all'acqua Lugano 2006 Cinque domande - pagina 14
15 L'attacco a terra è sintomatico della corretta progettazione La costruzione in legno è sempre - interamente sopra a questo livello - isolata con uno strato ermetico all'acqua Il secondo elemento: l'acqua barriera ermetica all'acqua altezza cordolo h Cinque domande - pagina 15
16 L'attacco a terra è sintomatico della corretta progettazione La costruzione in legno è sempre - interamente sopra a questo livello - isolata con uno strato ermetico all'acqua Il secondo elemento: l'acqua barriera ermetica all'acqua altezza cordolo h Cinque domande - pagina 16
17 L'attacco a terra è sintomatico della corretta progettazione La costruzione in legno è sempre - interamente sopra a questo livello - isolata con uno strato ermetico all'acqua Il secondo elemento: l'acqua Corretto, ma MAI oltre i 3 piani!! Cinque domande - pagina 17
18 Il terzo elemento: la terra Ciò che non tutti sanno sul tema del legno: è estremamente performante!! Dobbiamo proprio scegliere il legno? Qual è la risposta corretta? L'invenzione del legno lamellare incollato p.e. permette l'esecuzione di grandi strutture Cinque domande - pagina 18
19 Le grandi opere di ingegneria del legno lamellare Centre Pompidou - Metz F Il terzo elemento: la terra m² di superficie coperta 104 m Cinque domande - pagina 19
20 Il terzo elemento: la terra Il nuovo materiale strutturale di legno - Ufficialmente dal 1998 XLAM: la superficie strutturale di legno massiccio - "il muro di legno" Gli elementi strutturali piani in legno - la soletta per l'edilizia l Possibili alternative????? - con spessori strutturali minori - con peso minore - con tempi di posa minori - strutturalmente più performanti luce soletta appoggi sulle pareti luce < 5.85 m luce < 6.80 m ev. sbalzo balcone 200 mm - 5 strati 230 mm - 7 strati Cinque domande - pagina 20
21 Le strutture in legno moderne: legno e collegamenti Il terzo elemento: la terra Elementi strutturali 2 D Collegamenti Struttura 3 D Collegamento = continuità strutturale - resistenza - rigidezza - regolarità del flusso di forze Linea di collegamento = 1 D Cinque domande - pagina 21
22 Il terzo elemento: la terra XLAM e strutture intelaiate: due mondi diversi - il mondo del telaio ha le sue regole e i suoi collegamenti efficaci e performanti F D Z F H Cinque domande - pagina 22
23 Il terzo elemento: la terra XLAM e strutture intelaiate: due mondi diversi - il mondo del telaio ha le sue regole e i suoi collegamenti efficaci e performanti - applicati all'xlam sono ottimi, ma non tanto performanti quanto lo è l'xlam Cinque domande - pagina 23
24 XLAM e strutture intelaiate: due mondi diversi - strutture molto più performanti soltanto con collegamenti adatti Il terzo elemento: la terra La resistenza dei collegamenti in relazione alle prestazioni dell'xlam V Rd = 100 % N Rd = 100% M Rd = 100% h t l Efficacia dei collegamenti puntuali derivati dai sistemi a telaio 1 lato 2 lati V Rd 5-15 % % N Rd - - M Rd 3-17 % 4-31% Cinque domande - pagina 24
25 XLAM e strutture intelaiate: due mondi diversi - strutture molto più performanti soltanto con collegamenti adatti Il terzo elemento: la terra La resistenza dei collegamenti in relazione alle prestazioni dell'xlam V Rd = 100 % N Rd = 100% M Rd = 100% h t l Efficacia dei collegamenti continui di nuova generazione V Rd N Rd M Rd % 7-48 % 5-52 % V Rd N Rd M Rd % 7-21 % 7-15 % Cinque domande - pagina 25
26 Il terzo elemento: la terra Dalla costruzione intelaiata semplice alla struttura travi-colonne L'evoluzione del numero di piani comporta : - la modifica sostanziale del sistema strutturale - sollecitazioni importanti in diverse parti Cinque domande - pagina 26
27 Il terzo elemento: la terra L'edificio XLAM apre alla costruzione in legno le porte dell'ingegneria strutturale delle grandi opere dell'edilizia Le dimensioni assolute della costruzione sono solo un aspetto un'evoluzione affascinante sta appena cominciando Cinque domande - pagina 27
28 Il quarto elemento: l'aria Ciò che tutti sanno sul tema del legno e dell'aria: è leggero!! Il legno offre contemporaneamente: - leggerezza - resistenza A An 225 Mosquito Hercules H4 - the spruce goose Cinque domande - pagina 28
29 La struttura deve prevedere di essere ancorata alle fondazioni Le forze in gioco - le struttura in legno sono soggette a reazioni di appoggio a trazione - edifici di grande dimensione, grandi forze Il quarto elemento: l'aria F F M T T - N d,min = kn - N d,max = 330 kn Ancoraggi a trazione necessari su ogni parete 4.10 m Cinque domande - pagina 29
30 La struttura deve prevedere di essere ancorata alle fondazioni Le forze in gioco - le struttura in legno sono soggette a reazioni di appoggio a trazione - edifici di grande dimensione, grandi forze Il quarto elemento: l'aria Parete CLT t = 240 mm 1200 kn Cinque domande - pagina 30
31 Il quarto elemento: l'aria La struttura in legno e il rischio sismico - il legno è leggero - il legno si deforma in modo importante a - la struttura di legno è resistente e solida - la struttura di legno assorbe in modo ottimale il sisma Cinque domande - pagina 31
32 Requisiti di base dell'ingegneria sismica Via Cenni Milano Principi essenziali con effetto progettuale - semplicità - regolarità Esigenze non solo strutturali, - ridondanza ma anche progettuali Semplicità - vani scale centrali e continui - pareti esterne e interne portanti continue - balconi e simili quali prolungamenti della struttura Regolarità - in pianta e in elevazione - simmetrie - corrispondenza - del progetto e della struttura - continuità dei setti verticali e orizzontali - struttura scatolare XLAM Ridondanza - struttura scatolare - continuità delle superfici strutturali - collegamenti Requisiti da rispettare senza riserve nel progetto Il quarto elemento: l'aria Cinque domande - pagina 32
33 La costruzione in legno ha una massa ridotta Il quarto elemento: l'aria presenta un comportamento favorevole in caso di sisma a a Costruzioni moderne, multipiano in legno - aumento del numero di piani possibile - spesso senza misure ulteriori contro il sisma Cinque domande - pagina 33
34 La struttura in legno e il rischio sismico Il quarto elemento: l'aria Caso concreto e reale: edificio abitativo interamente in legno - struttura dimensionata secondo i carichi statici (compreso il vento) - analisi strutturale sismica e determinazione delle zone sismiche in cui un rinforzo strutturale è necessario a 3 piani: Rinforzo per ZS 1 e 2 5 piani: Nessun rinforzo a Zone in verde: nessun rinforzo strutturale necessario Zone in rosso: rinforzo strutturale necessario Cinque domande - pagina 34
35 Il quinto elemento: architettura La struttura in legno risponde positivamente alle prime 4 domande La quinta domanda: cosa ne facciamo?? a chi lo offriamo?? La quinta risposta: - progettare e costruire immobili e altro - organizzare e creare lo spazio in cui vive l'essere umano La quinta risposta: Secondo Wikipedia... Cinque domande - pagina 35
36 Il quinto elemento: architettura Nell'edilizia monofamiliare la csotruzione in legno è una realtà ben radicata Edifici residenziali in zona urbana La costruzione in legno - si rivela come anche economicamente interessante - l'edificio residenziale è una realtà - riesce a imporsi anche in casi di concorrenza diretta Baviera - Germania Cinque domande - pagina 36
37 Il quinto elemento: architettura Insediamento residenziale urbano Zurigo Winthertur - Giesserei Insediamento residenziale urbano - Svezia appartamenti - diversi spazi comuni ristorante - nido d'infanzia '000 m2 di superficie grezza Cinque domande - pagina 37
38 Il quinto elemento: architettura L'edificio in legno quale struttura moderna La struttura al servizio del progetto Parete XLAM quale elemento strutturale - prestazioni strutturali elevate - peso della struttura ridotto - spesso interessante grazie al legno Austria casa Jeitler - St. Magdalena - Hartberg - A Cinque domande - pagina 38
39 Il quinto elemento: architettura Gli elementi strutturali piani La nuova tecnologia si fa avanti Arch. M. Untertrifaller- Mühleweg - Vienna 2006 Londra - Bridport house 2011 Ricostruzione urbana 41 appartamenti su 8 piani Cinque domande - pagina 39
40 Il quinto elemento: architettura Via Cenni, Milano Maggio 2015 Cinque domande - pagina 40
41 Architettura particolare... - Stabile Tamedia Zurigo 2012 Il quinto elemento: architettura Cinque domande - pagina 41
42 Architettura residenziale - Canton Ticino Il quinto elemento: architettura Cinque domande - pagina 42
43 Conclusioni Tipologie strutturali e costruttive per ogni esigenza e prestazione Cinque domande - pagina 43
44 L'edificio di legno moderno può essere una risposta interessante - anche per i grandi progetti - anche per le grandi strutture dell'edilizia Austria Germania Austria Ticino - Svizzera Inghilterra Italia Svizzera Italia Italia Ticino - Svizzera La tecnologia del legno offre - materiali moderni - qualità e sicurezza adeguate La tecnologia del legno al servizio del progetto Italie Cinque domande - pagina 44
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