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Pipino, Valeria

Studio di un sistema costruttivo in bambù per la realizzazione di edifici ecosostenibili in Europa.

Rel. Andrea Bocco, Donato Sabia. Politecnico di Torino, Corso di laurea specialistica in Architettura (costruzione), 2012

Abstract:

Lo sviluppo dell'attuale società necessita di un continuo utilizzo di risorse naturali ed energetiche, che, come sappiamo, è causa di una serie di problematiche di carattere ambientale di sempre maggiore estensione, vista la notevole espansione economica di vaste aree geografiche.

Da questo punto di vista, uno dei settori che più contribuisce all'aumento degli impatti ambientali e degli squilibri dell'ecosistema è, senza dubbio, il settore edilizio, responsabile di un consumo del suolo e delle risorse energetiche con un'incidenza pari al 30% circa sul consumo totale dell'energia e al 40% su quello dei materiali.

Oggi, la consapevolezza sociale del problema ambientale e la necessità imprescindibile di preservare l'ecosistema, portano a soluzioni costruttive, tecniche e materiali diverse da quelle tradizionali e all'adozione di modelli di produzione e di consumo di minore impatto sulle risorse esauribili del pianeta.

In quest'ottica, dunque, la tecnologia ricopre un ruolo fondamentale: essa deve saper rispondere ai requisiti di eco-sostenibilità, studiando soluzioni progettuali che prevedano scelte costruttive consapevoli e l'utilizzo razionale delle risorse naturali.

Inoltre, un altro problema di carattere ambientale che minaccia sempre più gravemente il nostro pianeta è lo sfruttamento delle foreste.

Negli ultimi 30 anni, circa l'80% delle foreste mondiali, che nel passato ricoprivano la superficie del pianeta, sono state distrutte e attualmente, gran parte delle foreste primarie residue, sono concentrate in alcune regioni quali l'Amazzonia, il Canada, il Sud-est asiatico e l'Africa centrale.

Oggi la sempre più diffusa tecnologia del legno nel settore delle costruzioni è causa di un fenomeno di deforestazione che ha ormai raggiunto ritmi sconcertanti e senza precedenti.

Una valida alternativa al legno può essere rappresentata dal bambù, anch'esso un materiale di origine naturale, forte, leggero, rinnovabile e altamente ecocompatibile.

Il bambù non è un albero, ma una specie erbacea con la crescita più rapida al mondo.

La scoperta che il bambù produce biomassa legnosa più velocemente degli alberi e che alcune sue caratteristiche e proprietà strutturali fanno concorrenza a quelle di alcuni giovani legni ha suscitato, negli ultimi anni, un grande interesse e oggi viene utilizzato come sostituto del legno in diversi settori.

Il bambù presenta eccellenti proprietà strutturali e nell'ambito delle costruzioni, viene utilizzato sia allo stato naturale, ovvero, così come si trova in natura e sia in prodotti industriali, ovvero, in pannelli ottenuti tramite semplici processi di lavorazione.

II bambù cresce abbondantemente in molti Paesi del sud del mondo, soprattutto in Asia e America Latina, dove è, da millenni, largamente utilizzato nel settore edilizio; mentre, per quanto riguarda l'Europa, esso risulta ancora tutt'oggi un materiale prevalentemente esogeno e, dunque, il suo uso comporta una serie di limitazioni in termini di trasporto e importazione.

Un altro problema che ha in qualche modo contribuito a rallentare la diffusione del bambù come materiale da costruzione, in Europa, è legato alla mancanza di una regolamentazione specifica a livello normativo, sebbene siano numerose le ricerche e gli studi condotti in questi ultimi decenni per dimostrare l'idoneità di questo materiale anche in ambito costruttivo.

Sulla base di queste premesse, la presente tesi si pone l'obiettivo di sperimentare nuove soluzioni tecnologiche per promuovere l'utilizzo e la diffusione del bambù anche nel nostro continente.

L'idea si è sviluppata in seguito alla partecipazione ad un workshop organizzato dall'Associazione Italiana Bambù e tenutosi, nel luglio 2011, a Lequio Berria, in provincia di Cuneo. Durante quest'ultimo ho avuto modo, non solo di apprendere e applicare le tecniche di lavorazione legate a questo materiale, ma anche di osservare piantagioni di bambù formatesi in tale zona, scoprendo, dunque, che il clima temperato tipico dell'Europa risulta particolarmente adatto alla crescita di molte specie appartenenti a questa pianta, comprese quelle giganti.

Ciò mi ha portato a considerare la possibilità di sviluppare un progetto, rivolto a un ambito prevalentemente europeo, che preveda l'utilizzo di bambù coltivato in loco: in particolare si tratta dello studio di un sistema costruttivo in bambù per la realizzazione di edifici ecosostenibili e, dunque, rispettoso degli standard di certificazione energetica imposti dalle attuali normative europee. Pertanto, dopo un primo capitolo dedicato alla descrizione del bambù come pianta, in cui vengono illustrate le sue proprietà fisiche e meccaniche e la sua distribuzione geografica, sono approfonditi tutti gli aspetti relativi al bambù come materiale da costruzione: dai vantaggi che derivano dal suo utilizzo in questo settore, ai metodi di preservazione applicabili per aumentarne la durabilità; vengono poi esaminate le varie tipologie di giunti esistenti con riferimento alla classificazione effettuata da J.J.A. Janssen, illustrando anche alcuni esempi sia di giunti contemporanei, sia di alcune architetture moderne, che hanno rappresentato un importante spunto per l'esecuzione del progetto; infine il quarto capitolo tratta gli aspetti relativi alla lavorazione industriale del bambù, incentrandosi soprattutto sulla descrizione dei pannelli attualmente prodotti e diffusi sul mercato mondiale, alcuni dei quali sono stati utilizzati all'interno del progetto.

Quest'ultimo è illustrato nel quinto capitolo e si suddivide in due parti: la progettazione di una struttura portante in culmi di bambù e lo studio di elementi di tamponamento (pareti, solai e copertura) prefabbricati e assemblagli interamente a secco. Per quanto riguarda la struttura portante sono stati svolti calcoli di analisi e verifica strutturale con riferimento alla normative vigenti in Italia e in particolare al D.M. 14 gennaio 2008 "Norme Tecniche per le costruzioni" (NTC 2008}, mentre lo studio degli elementi di tamponamento è stato completato con il calcolo delle caratteristiche fisico-tecniche in modo da verificare che essi rispettino i valori imposti dalle attuali norme sulla certificazione energetica.

Inoltre si è provveduto alla realizzazione del prototipo di due pannelli parete, per verificare il funzionamento del sistema costruttivo progettato e dimostrare che, nonostante le irregolarità geometriche di un materiale come il bambù, è possibile raggiungere quella precisione formale e dimensionale tipica di una produzione in serie a livello industriale.

Infine, in appendice, viene riportata l'esperienza vissuta a Lequio Berria, considerata punto di partenza del percorso di tesi svolto.

Relatori: Andrea Bocco, Donato Sabia
Soggetti: A Architettura > AD Bioarchitettura
T Tecnica e tecnologia delle costruzioni > TE Tecnologia dei materiali
Corso di laurea: Corso di laurea specialistica in Architettura (costruzione)
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/2802
Capitoli:

1. Introduzione

2. Il bambù. La pianta

2.1. La struttura

2.1.1. I rizomi

2.1.2. Il culmo

2.1.3. I rami e le foglie

2.2. Distribuzione geografica

2.2.1. Il bambù in Europa

2.2.2. Il bambù in Italia

2.3. Le caratteristiche fisiche

2.3.1. La massa volumica

2.3.2. Il contenuto di umidità

2.3.3. La conducibilità termica

2.3.4. La durezza

2.4. Le caratteristiche meccaniche

2.4.1. Il culmo di bambù come profilato naturale

2.42. Le nonne ISO/DIS 22156 e ISO/DIS 22157

2.4.3. Resistenza a compressione

2.4.4. Resistenza a trazione

2.4.5. Resistenza a flessione

2.4.6. Resistenza a sforzo di taglio

2.4.7. E modulo elastico

2.4.8. Comparazione con altri materiali da costruzione

2.4.9. Il bambù come materiale anti-sismico

3. Il bambù come materiale da costruzione

3.1. Gli aspetti ambientali: un'alternativa al legno

3.2. La durabilità: i metodi di preservazione del bambù

3.2.1. I trattamenti tradizionali

3.2.2. I trattamenti chimici

3.3. Il sistema delle connessioni

3.3.1. La classificazione dei giunti

3.3.2. Giunti contemporanei in bambù e acciaio: esempi applicativi

3.3.2.1 La copertura di Shoei Yoh

3.3.2.2 Il casello autostradale di Simon Hosie

3.3.2.3 Il padiglione Dagad di Mauricio Cárdenas

3.3.2.4 La "Lanterna luminosa" di Markus Heinsdorff

3.4. Il bambù in architettura, dalla tradizione ad oggi: esempi di costruzioni moderne in bambù

3.4.1. Il padiglione Zeri di Simón Vélez

3.4.2. La "Great (Bamboo) Wall" House di Kengo Kuma

3.4.3. La Bamboo House della Tongji University di Shanghai

4. La lavorazione industriale del bambù

4.1. Alcuni prodotti derivati dalla lavorazione del bambù adatti ali' impiego nel settore edilizio

4.1.1. Le stuoie

4.1.2. Il parquet

4.1.3. Il bambù lamellare

4.2. I pannelli in bambù

4.2.1. La classificazione dei pannelli

4.2.2. La struttura dei pannelli

4.2.3. Le proprietà fisiche e meccaniche dei pannelli

4.3. Processi di lavorazione dei pannelli in bambù

4.3.1. Pannelli ottenuti da stuoie intrecciate o parallele

4.3.2. Pannelli ottenuti da strisce di bambù

4.3.3. Compensati di bambù

4.3.4. Truciolati di bambù

5. Progetto del sistema costruttivo

5.1. Progettazione del telaio strutturale in bambù

5.1.1. Lo schema strutturale

5.1.2. I dettagli delle unioni travi-pilastri

5.1.3. Analisi dei carichi

5.1.4. Analisi strutturale

5.1.5. Verifica allo S.L.U

5.1.6. Osservazioni

5.2. Studio del sistema costruttivo

5.2.1. Il pannello parete

5.2.2. La realizzazione del pannello parete

5.2.3. Il solaio interpiano

5.2.4. La copertura

6. Appendici

6.1. La mia esperienza con il bambù: workshop organizzato dall'Associazione Italiana Bambù, luglio 2011

7. Bibliografia

Bibliografia:

Monografie

- Cárdenas Laverde, Mauricio, Il bambù come materiale da costruzione: caratteristiche fisiche e meccaniche, tecnologie costruttive, Sistemi Editoriali, Napoli, 2008

- Tiziana Firrone, Il bambù, collana: Tecnologia dei materiali per un'architettura sostenibile, ARACNE Editrice, 2009

- Autori vari, Bambù, a cura dell'Associazione Italiana Bambù (AIB), Torino, Luglio 2007

- J.J.A. Janssen, Mechanical properties of bamboo (Forestry sciences), Kluwer Academic Publishers, Boston, 1991

- L. Jaianetti, P. Follet, Bamboo in construction - an introduction, Trada/IDFID, 1998

- Oscar Hidalgo Lopez, Manual de construcción con bambú, Estudios Técnicos Colombiano LTDA, Bogotá, 1981

- Autori vari, Bambù. Per ideare, sperimentare e costruire, a cura di Irene Caltabiano, Angela Lacirignola, ARACNE Editrice, 2012

Report

- J. J. A. Janssen, Designing and building with bamboo, Technical Report n. 20, INBAR publication, 2000

- Zhang Qisheng, Jiang Shenxue, Tang Yongyu, Industrial utilization on bamboo, Technical Report n. 26, INBAR publication, 2002

- Walter Liese, The anatomy of bamboo culms, Technical Report n. 18, INBAR publication, 1998

- Zheng Kai MSc, Chen Xuhe Beijing, Potential of bamboo-based panels serving as prefabricated construction materials, Forestry University, Beijing, China

- Pablo van der Lugt, Joost Vogtlander, Han Brezet, Bamboo, a sustainable solution for Western Europe - design cases, lcas and land-use, Technical Report n. 30, INBAR publication, 2009

Articoli

- Mauricio Cárdenas, "Dossier Bambù", in Costruire, n. 260, gennaio 2005

- Richard Ramponi, "Acciaio vegetale", in Casa&Clima: Rivista sull'efficienza energetica e il comfort abitativo, n. 14, Anno III, settembre 2008

- N. Mordà, P. Macías, M. Stroscia, P. Bajzelj (DoMo Studio, Torino), "Il Bambù: una scelta di "Ecologia Strutturale" ", in Ingenio, n. 3, maggio 2012

- Michele Sauchelli, "Bamboo House - Tongji University, China", in Arketipo, Supplemento 10 al n. 52, aprile 2011

- Valeria Chioetto, "Il bambù: un “mattone” per la sostenibilità", in Parametro, n. 250, aprile 2005

Tesi di laurea

- Narducci Morard Ullic, Quaglino Giovanni, Il bambù: soluzione ad alta tecnologia vegetale, Rel. Nuccia Maritano Comoglio, Politecnico di Torino, II Facoltà di Architettura, luglio 2007

- Cantoni Simone, Il bambù nelle costruzioni: studio di un giunto reversibile per strutture reticolari in bambù, Rel. Nuccia Maritano Comoglio, Politecnico di Torino, II Facoltà di Architettura, settembre 2007

- Savarese Rosaria Jessica, Pannelli industrializzati in bambù in Cina: la strada verso la sostenibilità, Rel. Nuccia Maritano Comoglio, Politecnico di Torino, II Facoltà di Architettura, dicembre 2008

- Matteo Calcamuggi, Nuove soluzioni tecnologiche per le abitazioni a basso costo di Hogar de Cristo a Guayaquil, Ecuador, Rel. Nuccia Maritano Comoglio, Politecnico di Torino, II Facoltà di Architettura, luglio 2010

- Pizzimenti Claudia, Il progetto tecnologico del bambù: utilizzo di pannelli di bambù in moduli abitativi di emergenza e caratteristiche ambientali, Rel. Orio De Paoli, Irene Caltabiano, Roberto Giordano, Politecnico di Torino, II Facoltà di Architettura, dicembre 2011

Normative

ISO/DIS 22156, Bamboo strutturai design, 2001

ISO/DIS 22157, Determination of physical and mechanical properties of bamboo, Part 1: Requirements; Part 2: Laboratory manual, 2004

D.M. 14 Gennaio 2008, Norme Tecniche per le costruzioni, 2008

Siti internet

www.inbar.int

www.bambus.rwth-aachen.de

www.bambuitalia.it

www.bamboocentral.org

www.bamboosociety.org

www.bambootechnologies.com

www.conbam.de

www. bambubrasileiro.com

www.koolbamboo.com

www.bwk.tue.nl

www.emissionizero.net

www.deboerarchitects.com

www.studiocardenas.it

www.world-architect.com

www.kkaa.co.jp

www.moso.it

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