Politecnico di Torino (logo)

Ferrero, Paolo

Legno e durabilità in architettura. Ricerca e progetto dei nodi costruttivi per i sistemi a telaio e cross laminated timber (CLT).

Rel. Davide Maria Giachino. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Architettura costruzione citta', 2017

Abstract:

Nell’ultimo decennio si è assistito alla “riscoperta dell’uso del legno in architettura” quale alternativa vantaggiosa e per certi aspetti più sostenibile delle tecnologie più diffuse in edilizia. Non si tratta solo della reintroduzione di tecnologie del passato, ma di sviluppare le potenzialità di prodotti e sistemi costruttivi ad alto livello d’innovazione. Dal 2005 i dati di mercato delle costruzioni in legno in Italia riportano una crescita in controtendenza rispetto ad una stagnazione del settore edile. Con l’aumento del numero delle costruzioni, di contro, sono aumentati i sinistri. Tra questi oltre il 40% causati da errori di progettazione ed esecuzione in seguito a teorie e modalità edificatorie approssimative o derivate da altri sistemi edilizi. Carenze conoscitive e normative del progettare e costruire a regola d’arte col legno, riscontrabili a tutti i livelli, che hanno motivato la stesura della tesi. Infatti, i principali obiettivi preposti sono stati l’approfondimento critico sulla durabilità del legno, il superamento di pregiudizi e immaginari obsoleti legati alle costruzioni in legno e lo sviluppo di una serie di proposte progettuali di nodi costruttivi per la durabilità dei sistemi a telaio e cross laminated timber, con particolare attenzione per gli edifici multipiano. Si è cercato, quindi, di comprendere a fondo limiti e potenzialità dell’uso del legno in architettura, trasformando una “moda del momento” in una fondata “cultura del progetto”. L’approccio metodologico seguito ha previsto una ricerca trasversale delle fonti, il confronto con esperti del settore, l’analisi della normativa vigente a livello nazionale ed europeo e diversi sopralluoghi in più cantieri. Il lavoro è stato diviso in una prima parte di ricerca e una seconda di progetto. La tesi ha fornito cenni sulla storia delle costruzioni in legno, analisi dei principali sistemi costruttivi in legno e dei prodotti a base legno usati in architettura, descrizioni dello stato dell’arte, illustrazioni del quadro normativo di riferimento, analisi delle cause biotiche (funghi lignivori, insetti xilofagi e organismi marini) e abiotiche (antropiche, “weathering”, delaminazione e contatto di elementi metallici) di degrado del legno nonché analisi della sua durabilità all’interno del progetto di architettura. È stato elaborato un approfondimento specifico sul “clt, cross laminated timber”, recente sistema costruttivo massivo ingegnerizzato. Notando differenze tra composizione, dimensione e comportamento strutturale tra questi pannelli, è stato incluso un confronto tra i primi dodici produttori Europei e i primi sei produttori italiani. In seguito all’analisi dei casi studio, alla catalogazione di molteplici errori di progettazione, esecuzione nonché manutenzione e mediante l’analisi statistica dei danni agli edifici in legno è stato sviluppato il progetto dei nodi costruttivi. Tale progetto, rispettando i principi del “moisture design” e i requisiti di statica e comfort abitativo, ha elaborato dieci nodi costruttivi basilari di un’ipotetica sezione architettonica e poi più di trenta varianti, in scala 1:10. Una serie di soluzioni concepite come esempi del buon progettare e del buon costruire con i due principali sistemi strutturali in legno impiegati in Italia e in Europa: a telaio e in clt, comprendendo le tipologie di involucro a cappotto e ventilato. Ogni elemento dei nodi è stato caratterizzato graficamente da un differente livello di durabilità temporale e, nei casi di durabilità ridotta o compromessa, è stato anche proposto un sistema di elementi smontabili e sostituibili. Infine, si è dimostrato come il progetto della durabilità del legno in architettura derivi da fasi progettuali strettamente correlate; l’adozione di precauzioni progettuali (riguardanti sia il complesso approccio morfologico iniziale sia il sistema dell’involucro), la progettazione consapevole dei nodi e dei dettagli costruttivi e il progetto di manutenzione ordinaria.

Per ulteriori informazioni contattare:

Paolo Ferrero, paoloferrero.post@gmail.com

Relatori: Davide Maria Giachino
Soggetti: A Architettura > AO Progettazione
T Tecnica e tecnologia delle costruzioni > TE Tecnologia dei materiali
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Architettura costruzione citta'
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/5984
Capitoli:

1.Introduzione

1.1.Motivazioni di questa tesi

1.2.Obiettivi di questa tesi

1.3.Architettura in legno: un settore in controtendenza

1.3.1.Il mercato

1.4.Immaginario comune da superare

1.5.Ecologia e sostenibilità

1.6.Fondamenti teorici sul legno

2.Cenni sulla storia delle costruzioni in legno

2.1.Prime testimonianze di architetture in legno

2.2.Evoluzione storica dei sistemi costruttivi in legno

2.3.Architetture in legno in Italia

3.Descrizione dei principali prodotti a base legno usati in architettura

3.1.Introduzione all'argomento

3.2.Legni massicci

3.2.1.Legno tondo

3.2.2.Legno massiccio Uso Fiume, UF migliorato e Uso Trieste

3.2.3.Legname segato

3.3.Legni ingegnerizzati

3.3.1.Legno massiccio da costruzione con giunti a pettine

3.3.2.Legno massiccio bilama e trilama

3.3.3.Legno lamellare incollato

3.3.4.Legno strutturale ricomposto: LVL, PSL, LSL

3.3.5.Pannelli a base di legno

3.3.6.Blocchi, mattoni e altri prodotti innovativi a base legno

3.4.Schema di riepilogo

4.Descrizione dei principali sistemi costruttivi a base legno

4.1.Introduzione ai sistemi costruttivi a base legno

4.2. Sistemi leggeri

4.2.1.Platform frame

4.2.2.Sistema Segai

4.2.3.Sistema a pennelli intelaiati o a telaio e lastre

4.2.4.Suteki Wood System®

4.2.5.Sistema a travi e pilastri, telaio portante

4.2.6.Sistema Connego®

4.3.Sistemi massicci o massivi

4.3.1.Sistema a tronchi sovrapposti - Block Bau

4.3.2.Sistemi costruttivi massicci a base legno senza adesivi

4.3.3.Sistemi costruttivi massicci a base legno con adesivi

4.4.Sistemi di mattoni e blocchi ad incastro (misti-ibridi)

4.4.1.Sistema costruttivo Legnolego®

4.4.2.Sistema costruttivo Steko®

4.4.3.Sistema costruttivo Xylevo®

4.5.Moduli e celle bi-tridimensionali prefabbricati

4.5.1.Sistema costruttivo "Tre3"

4.5.2."Modulo Abitativo Ivalsa - MAI."

4.5.3."Sustainable Connected Home - M.I.T."

4.6.Confronto tra sistemi costruttivi a base legno

4.7.Scheda di riepilogo

5.Focus sul CLT: cross laminateci timber

5.1.Origine e generalità

5.1.1.Terminologia e definizioni

5.2.Caratteristiche

5.2.1.Caratteristiche fisiche

5.2.2.Caratteristiche meccaniche

5.2.3.Caratteristiche estetiche

5.3.Processi di produzione

5.4.Confronto tra i prodotti in CLT a livello europeo e nazionale

5.5.Durabilità

5.5.1.Resistenza al fuoco

5.5.2.Resistenza al sisma

5.5.3.Resistenza "all'esplosione"

5.6.Certificazioni

5.7.Connessioni

5.8.Trasporto e posa in opera

5.9.Esempi dal mondo di edifici residenziali multipiano in CLT

5.10.Considerazioni finali

6.Quadro normativo sulle costruzioni in legno

6.1.Definizioni di direttive europee, regolamenti e norme tecniche

6.2.Quadro delle principali normative nazionali ed europee sul legno da costruzione

6.3.Normative specifiche sulla durabilità del legno

6.3.1.Direttiva Europea n. 89/106/CEE:1988 e DPR del 21 aprile 1993, n. 246

6.3.2."Guidance Paper F: Durability and Construction Products Directive 89/106/EEC"

6.3.3."Construction Product Regulation", n. 305/2011

6.3.4.Eurocodice 5 e Istruzioni CNR DT/206:2006

6.3.5.Norme UNI-EN relative alla durabilità del legno

6.3.5.1.Norma UNI EN 350

6.3.5.2.Norma UNI EN 335

6.3.5.3.Norma UNI EN 460

6.3.5.4.Norme UNI/TR 11436 e UNI/TR 11456

6.3.6.Riepilogo norme UNI-EN sulla durabilità del legno

7.Cause di degrado dei materiali a base legno

7.1.Legno e fenomeni di degrado

7.2.Cause intrinseche e cause estrinseche di degrado dei materiali

7.3.Degrado biotico

7.3.1.Degrado da funghi lignivori

7.3.2.Degrado da insetti xilofagi

7.3.3.Degrado da organismi marini

7.4.Degrado abiotico

7.4.1.Degrado per "weathering"

7.4.2.Degrado per contatto con elementi metallici

7.4.3.Degrado per delaminazione

7.4.4.Degrado "antropico"

7.4.5.Quadro di riepilogo di agenti e effetti di degrado abiotico

7.5.Quadro di riepilogo sintetico dei meccanismi di degrado biotico e abiotico

7.6.Casi studio contemporanei

7.6.1."PADIGLIONE UNICREDIT"

7.6.2."CENNI DI CAMBIAMENTO"

7.6.3."RESIDENZE ZAHA HADID"

8.Durabilità delle costruzioni a base legno

8.1.Durabilità, durevolezza e durata

8.2.Durabilità naturale

8.3.Durabilità conferita

8.4.Vita utile degli edifici e dei loro componenti

8.5.Studio della durabilità attraverso gli errori di costruzione

8.5.1.Errori e mancati controlli impiantistici

8.5.2.Mancata protezione delle strutture durante il cantiere

8.5.3.Errori di connessione tra gli elementi

8.5.4.Inadeguata impermeabilizzazione ed errori di connessione dell'attacco a terra

8.5.5.Errori nel rivestimento a protezione della struttura in legno

8.5.6.Mancato controllo qualità dei pannelli CLT

8.5.7.Errori di progettazione e realizzazione

8.6.Le "quattro D" della durabilità

8.7.Studi recenti sulla durabilità degli elementi lignei esterni

9.Progettare la durabilità del legno in architettura

9.1.Il progetto per la durabilità degli edifici in legno

9.2.Moisture design

9.2.1.Danni da umidità negli edifici

9.2.2.Fonti di umidità negli edifici

9.2.3.Meccanismi di trasporto dell'umidità negli edifici

9.2.3.a.Contatto diretto con fonti di umidità

9.2.3.b.Capillarità di risalita

9.2.3.c.Condensa interstiziale

9.2.3.d.Condensa superficiale

9.3.Elementi importanti per la protezione di strutture a base legno

9.3.1.Nastri per la sigillatura

9.3.2.Freno/Barriera al vapore

9.3.3.Membrane impermeabili

9.4.Precauzioni progettuali

10.Nodi tecnologici

10.1.Il progetto dei nodi tecnologici

10.1.1.Legenda

10.2.Nodi costruttivi dell'attacco a terra

10.3.Nodi costruttivi di balconi, sbalzi e intersezioni solaio-parete

10.4.Nodi costruttivi delle coperture

Conclusioni

Bibliografia

Ringraziamenti

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