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Costruire in legno nell'architettura contemporanea - Il sistema costruttivo a pannelli di compensato strutturali di legno regionale. Un contributo per la valorizzazione della filiera piemontese.

Spinelli, Antonio

Costruire in legno nell'architettura contemporanea - Il sistema costruttivo a pannelli di compensato strutturali di legno regionale. Un contributo per la valorizzazione della filiera piemontese.

Rel. Guido Callegari, Valeria Marta Rocco, Roberto Zanuttini. Politecnico di Torino, Corso di laurea specialistica in Architettura (Costruzione), 2009

Questa è la versione più aggiornata di questo documento.

Abstract:

La recente attenzione verso le tematiche ambientali ha portato a riconsiderare/rivalutare il legno come materiale adatto per la pratica del costruire. Il legno come risorsa naturale, presente ma poco utilizzata, e come materiale per innovativi componenti e sistemi edilizi viene promosso e impiegato come alternativa odierna all'uso di materiali e sistemi costruttivi consolidati nel settore edile a partire dai primi del Novecento. Ci si interroga quindi, a livello nazionale e internazionale, su quale possa essere il futuro dell'architettura di legno e quale possa essere la via migliore da percorrere verso lo sfruttamento e la valorizzazione di una risorsa, da sempre presente nella nostra civiltà, ma da tempo poco considerata come reale alternativa al modo di costruire consolidato. La definizione di nuovi prodotti di derivazione legnosa, che si inseriscano nel panorama dei prodotti strutturali in legno per l'edilizia, è l'obiettivo verso cui spingersi per la valorizzazione di questo materiale e della filiera del legno esistente. Il mercato dell'edilizia è il settore che oggi garantisce il massimo indotto per ogni materiale, ma per il legno questa affermazione non sempre è verificabile. Il legno è un materiale strettamente legato ad un discorso di filiera che localizza il contesto di produzione e definisce l'impiego finale di questa risorsa rinnovabile. La valorizzazione di questo materiale non può quindi prescindere semplicemente dalla progettazione di un nuovo prodotto, ma deve legarsi alla filiera di produzione del prodotto stesso e alla definizione dei suo caratteri principali e del suo ambito di utilizzo.

Queste sono le premesse da cui si è partiti per definire l'obiettivo della tesi, la quale si propone di valorizzare la filiera del legno in Piemonte attraverso la realizzazione di pannelli portanti di legno massicci multistrato di tavole, da impiegare nell'architettura in legno del territorio. Partendo dalla verifica delle possibilità di strutturare una filiera per questi componenti, il più corta possibile, utilizzando legname proveniente dalle foreste piemontesi, si è proceduto alla realizzazione di questo pannello multistrato e del sistema costruttivo annesso.

Inoltre si è definita la caratterizzazione dei provini realizzati e dei possibili pannelli realizzabili sfruttando le specie legnose più abbondanti, per il progressivo reimpiego delle risorse legnose, abbondanti sul nostro territorio, alpino e molto boscoso, ma non sfruttate come si potrebbe (secondo le stime attuali). L'attività, svolta, attraverso una collaborazione di ricerca tra il Politecnico di Torino, l'Università degli Studi e alcune aziende locali del Canavese, ha previsto la produzione di alcuni campioni di pannelli di compensato di tavole e sfogliati, realizzati utilizzando legname di pioppo e di castagno, che sono stati successivamente analizzati e testati, dal Laboratorio di prove meccaniche del Politecnico, per indagare il loro comportamento meccanico in fase di esercizio.

La scelta di puntare su questi elementi costruttivi nasce da un'analisi storica, svolta e descritta nei vari capitoli della tesi, sul costruire in legno contemporaneo e su questa recente tecnologia prefabbricata a pannelli massicci. I pannelli di compensato di tavole, realizzati sovrapponendo e incrociando segati, principalmente di abete o larice, per poi incollarli, chiodarli o graffarli, sono l'ultimo prodotto della catena di produzione del legno lamellare Europeo; nati dall'intento di recuperare ed adoperare le tavole di bordo del tronco (derivate dalla segagione dello stesso ma non adatte alla produzione di travature lamellari), anziché destinarle alla produzione, poco redditizia, di semplici pannelli di particene o di fibre, sono stati impiegati nella produzione di pannelli piani, mostrando elevate qualità strutturali, se adoperati, come lastre e piastre, in un sistema costruttivo a pannelli.

Le verifiche sperimentali eseguite all'interno della tesi si distinguono in questo panorama, per il loro carattere innovativo; non sono infatti, fino ad ora, annoverati produttori che utilizzino il castagno, o il legno di latifoglia, per i loro pannelli di compensato di tavole, mentre non sono presenti assolutamente sperimentazioni sul compensato di pioppo strutturale con spessore oltre i 3 cm. Non esistono nemmeno prove meccaniche specifiche sul prodotto finale, eseguite secondo la normativa italiana ed europea vigente. La ricerca effettuata ha anche l'obiettivo di definire il quadro normativo delle prove necessarie per caratterizzare meccanicamente un pannello di legno massiccio portante. Con riferimento al quadro normativo, delineato rispetto al territorio nazionale, alle disposizioni legislative da seguire per utilizzarli in architettura, alle prove da eseguire su questi prodotti, si sono prodotte le prove di laboratorio che porteranno a definire i valori caratteristici dei pannelli portanti realizzati.

Relatori: Guido Callegari, Valeria Marta Rocco, Roberto Zanuttini
Tipo di pubblicazione: A stampa
Soggetti: T Tecnica e tecnologia delle costruzioni > TE Tecnologia dei materiali
G Geografia, Antropologia e Luoghi geografici > GG Piemonte
Corso di laurea: Corso di laurea specialistica in Architettura (Costruzione)
Classe di laurea: NON SPECIFICATO
Aziende collaboratrici: Dipartimento di Agronomia, selvicoltura e gestione del territorio - Facoltà di Agraria - Università degli Studi di Torino
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/1629
Capitoli:

Capitolo 1 L'impiego del legno nell'architettura contemporanea - Sulle tracce dell'innovazione - dalla prefabbricazione all'edificio sostenibile

Introduzione - Perché costruire in legno nell'architettura contemporanea

1.2 La riscoperta del legno in edilizia

1.2.1 L'utilizzo del legno promosso ed incentivato da concorsi e fiere

1.2.2 Ricerca e divulgazione sull'utilizzo del legno nelle costruzioni

1.3 L'utilizzo del legno come risorsa sostenibile

1.3.1 Costruire con un materiale a basso impatto ambientale

1.3.2 La certificazione della gestione forestale

1.3.2.1 La filiera foresta - legno

1.3.2.2 La foresta In Europa ed Italia, un bene poco sfruttato

1.3.3 Legno come serbatoio di carbonio: effetto carbon pool, effetto carbon sink

1.3.2 L'impatto dei prodotti di legno nei confronti dell'ambiente

1.4 Lo sviluppo di nuovi sistemi costruttivi per il prossimo futuro delle costruzioni di legno

1.4.1 Dalla lavorazione artigianale alla produzione industriale prodotti innovativi per impieghi strutturali

1.4.2 La prefabbricazione negli edifici di legno

1.4.3 I caratteri del costruire in legno oggi

1.4.4 Involuzione e civilizzazione dei sistemi costruttivi prefabbricati in legno

1.4.4.1 Costruire edifici sostenibili impiegando il legno

1.4.4.2 Valorizzazione della filiera legno utilizzando il patrimonio forestale locale

Capitolo 2 Costruire con legno industrializzato - L'evoluzione della tecnologia del legno lamellare

2.1 II legno ingegnerizzato

2.2 La sovrapposizione di tavole un percorso di sperimentazione e innovazione secolare

2.3 Anni 20 - '30 - L'impulso alle grandi luci dal trasporto su ferro

2.3.1 Le strutture in legno nel Movimento Moderno

2.4 Anni '40-50 - prime prove di laboratorio sul lamellare

2.5 Anni 50 -70' - gli anni della legittimazione

2.5.1 Una difficile tradizione con cui confrontarsi: il cemento armato e l'acciaio

2.6 Anni 70-90': II Glulam anglosassone e il suo arrivo in Italia

2.6.1 L'inaffidabilità delle costruzioni in legno in Italia: rivoluzione del quadro normativo

2.6.2 Prodotti di legno massiccio e legno lamellare

2.7 Anni 1990: innovazioni sulla catena del lamellare, nascono il compensato di tavole e il microlamelllare

2.7.1 I pannelli di legno massiccio nelle costruzioni

2.7.2 Ricerche sui pannelli strutturali anche in Italia

2.8 Anni 2000 L'ingresso del microlamellare tra i materiali strutturali

2.8.1 Nuovi prodotti: le travi l-joists ed il Kerto in Leno

2.8.2 II Microlamellare in Italia, tra ricerca e sperimentazione

2.9 Legno: tra prototipazione e informazione tecnica

CAP 3 Pannelli strutturali di legno: il compensato di tavole incrociate X-Lam

Introduzione - Il costruire con sistemi massicci

3.1 Il Sistema costruttivo massiccio a pannelli di legno

3.1.1 "Ritratto" di un prodotto - la nuova stagione del legno strutturale

3.1.2 Dal General Panel System di Gropius e Wachsmann alle coperture curve di Natterer, fino alle opere prefabbricate di Merz e Kaufmann

3.1.3 I pannelli Strutturali a strati incrociati

3.2 I pannelli di compensato di tavole

3.2.1 Processo di produzione dei pannelli strutturali

3.2.2 Sistema costruttivo a pannelli di compensato

3.2.3 Dettagli costruttivi per una corretta progettazione

3.2.4 Possibilità di modifiche e di riutilizzo dei pannelli

3.2.5 Il pannello X Lam

3.2.5.1 Caratteristiche tecniche

3.2.5.2 Principali produttori in Europa

3.2.5.3 Vantaggi tecnici dei pannelli incollati

3.2.6 Il pannello graffato o inchiodato

3.2.6.1 Caratteristiche tecniche

3.2.6.2 Principali produttori in Europa

3.2.7 Il pannello con cavicchi

3.2.7.1 Caratteristiche tecniche

3.2.7.2 Principali produttori in Europa

3.2.8 Confronto sintetico tra i diversi pannelli di compensato di tavole

3.3 L'impiego di collanti nei pannelli di compensato

3.3.1 Tipi di collanti e caratteristiche tecniche

3.3.2 L'incollaggio del legno strutturale

3.3.3 Emissioni in ambiente dei pannelli di legno incollati

3.4 I connettori metallici nel sistema costruttivo a pannelli

3.4.1 Tipi di connessioni metailiche

3.4.2 L'importanza delle connessioni metailiche nel sistema costruttivo massiccio

3.4.3 Dettagli costruttivi per una corretta messa in opera

3.5 La lavorazione dei pannelli con macchine a controllo numerico (CAD - CAM - CNC)

3.6 La normativa di riferimento in Italia

3.6.1 Le norme del lamellare incollato e il compensato strutturale

3.7 Le possibilità di applicazione dei pannelli X-Lam nell'edilizia sulla base d esempi di progetti realizzati.

3.7.1 Architetture con pannelli di compensato di tavole divise per ambito

3.7.2 Prime architetture in compensato di tavole in Piemonte

CAP 4 Realizzazione di pannelli strutturali con legno piemontese per la valorizzazione delle specie autoctone nell'impiego edilizio

4.1 La filiera del legno in Piemonte

4.1.1 La foresta Piemontese

4.1.2 La filiera del legno in Piemonte - la raccolta, la prima e la seconda trasformazione

4.1.3 Criticità della filiera foresta- legno Piemontese

4.1.4 La nuova legge forestale piemontese - punti forti e novità

4.1.5 Osservazioni e propositi per un migliore utilizzo del patrimonio forestale locale

4.2 Sperimentare con legno piemontese: la costruzione di una filiera corta

4.2.1 Attori e settori coinvolti nella ricerca

4.2.2 Obiettivi delle sperimentazioni

4.3 La scelta ragionata delle specie da utilizzare nella ricerca

4.3.1 L'importanza della selvicoltura - agronomica e naturalistica

4.3.2 Arboricoltura da legno e pioppoicoltura

4.3.3 La filiera del castagno nel Canavese

4.3.4 La pioppicoltura per fini strutturali

4.3.5 Altre specie legnose piemontesi impiegabili nella produzione di compensato di tavole

4.4 Pannelli strutturali con legno piemontese

4.4.1 Processo di fabbricazione dei provini e dei pannelli

4.4.2 Campionature di provini e pannelli sperimentali

4.4.3 Nuovi impieghi per il castagno e il pioppo

4.5 Prove meccaniche e verifiche di resistenza dei pannelli

4.5.1 Inquadramento normativo per le prove su pannelli strutturali

4.5.2 Prove di resistenza a flessione, taglio e compressione

4.5.3 Risultati ottenuti ( o risultati attesi)

4.6 LCA del prodotto - la valutazione del ciclo di vita

4.6.1 LCA del lamellare incollato

4.6.2 II ciclo di vita del compensato di tavole

4.7 I pannelli strutturali di legno piemontese - la valorizzazione delle specie autoctone

4.7.1 Possibili impieghi nell'architettura del costruito e del paesaggio per i pannelli X-Lam regionali

4.7.2 Caratterizzazione dei pannelli di compensato realizzabili con legno regionale

4.7.4 Analisi delle criticità nel sistema costruttivo con pannelli strutturali di castagno

4.7.5 Un possibile mercato per i pannelli X-Lam piemontesi

4.8 Il valore aggiunto di un prodotto regionale: risultati della ricerca e prospettive per le sperimentazioni future

4.8.1 La realizzazione di una filiera per la produzione di componenti strutturali con legno regionale

Appendice

A1 Legno:rapporto tecnico 2009

A1.1 Industria delle costruzioni in Italia tra 2000 e 2008

A1.2 La situazione del settore delle costruzioni in Italia

A1.3 Il legno in Europa - crisi e situazioni esemplari

A1.4 Mercato del legno in Italia: momento di crisi

A1.5 2009 - anno di transizione...

A1.6 Incentivazione delle costruzioni in legno e rating sulla qualità

A2 Ricerca e promozione del legno

A2.1 Conferenze mondiali

A2.2 Centri di per lo studio e la valorizzazione del materiale legno

A2.3 Enti di promozione del legno

A2.4 Consorzi Italiani sul legno

A2.5 Riviste di settore

A2.6 Fiere e convegni

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C.Cremonini, Adesivi e Incollaggio, Facoltà di Agraria - Selvicoltura, Torino, 2008

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Normative di calcolo:

_ Norma UNI CEN/TS 12872-2008: Pannelli a base di legno - Guida per l'utilizzo dei pannelli portanti nei pavimenti, nei muri e nelle copertura

_ CNR-DT 206-2007: Istruzioni per la Progettazione, l'Esecuzione ed il Controllo delle Strutture di Legno

_ Testo Unico 2005 - Norme tecniche per le costruzioni _ DIN 1052-2004: Holzbauwerke. Berechnung und Ausfuerung.

N.I.CO.LE-2003: Norme tecniche Italiane per la progettazione, esecuzione e collaudo delle Costruzioni di Legno.

_ UNI EN 1995-1-2: Eurocodice 5. Progettazione delle strutture in legno . Parte 1-2. Regole generali e regole per gli edifici/Progettazione strutturale contro l'incendio/Ponti.

Normative di prodotto:

_ Norma UNI EN 338-2004-Legno strutturale - Classi di resistenza .

_ Norma UNI 1035-1/2-2003: Legno strutturale - Classificazione a vista di legnami italiani secondo la resistenza meccanica: terminologia e misurazione delle caratteristiche.

_ Norma UNI EN 13183-1/2-2003 Umidità di un pezzo di legno segato - Stima tramite il metodo della pesata/stima tramite metodo elettrico.

_ Norma UNI EN 12775-2002: Pannelli di legno massiccio.Classificazione e terminologia.

_ Norma UNI EN 13017-1/2-2001: Pannelli di legno massiccio - Classificazione in base all'aspetto delle facce - Latifoglie/Conifere.

_ Norma UNI EN 635-1/2/3-1996: Pannelli di legno compensato. Classificazione in base all'aspetto delle facce. Generalità/Latifoglie/Conifere.

Caratterisiche prodotto:

_ Norma UNI EN 12369-3-2009: Pannelli a base di legno - Valori caratteristici per la progettazione strutturale - Parte 3: Pannelli di legno massiccio.

_ Norma UNI EN 13353-2009: Pannelli di legno massiccio (SWP) - Requisiti.

_ Norma prEN 14272- 2009: Plywood � Calculation method for some mechanical properties.

_ Norma UNI EN 12369-2-2005: Pannelli a base di legno - Valori caratteristici per la progettazione strutturale - Parte 2: Pannelli di legno compensato.

_ Norma UNI EN 14080-2005 .Strutture di legno - Legno lamellare incollato - Requisiti

_ Norma UNI EN 12871-2003: Pannelli a base di legno - Specifiche prestazionali e requisiti per pannelli portanti utilizzati nei pavimenti, nei muri e nelle coperture.

_ Norma UNI EN 1194-2000 - Strutture di legno - Legno lamellare incollato - Classi di resistenza e determinazione dei valori caratteristici.

_ Norma UNI EN 1072-1997: Pannelli di legno compensato. Descrizione delle proprietà di flessione per pannelli di legno compensato per uso strutturali.

_ Norma UNI EN 1058-1997: Pannelli a base di legno. Determinazione dei valori caratteristici delle proprietà meccaniche e della massa volumica.

Metodi di Prova:

_Norma UNI EN 789-2005: Strutture di legno - Metodi di prova - Determinazione di proprietà meccaniche di pannelli a base di legno.

_Norma UNI EN 408-2004: Strutture di legno - Legno massiccio e legno lamellare incollato -Determinazione di alcune proprietà fisiche e meccaniche.

_ Norma UNI EN 384:2005 Legno strutturale - Determinazione dei valori caratteristici delle proprietà meccaniche e della massa volumica.

_ Norma UNI EN 13986-2005 Pannelli a base di legno per l'utilizzo nelle costruzioni - Caratteristiche, valutazione di conformità e marcatura.

_Norma UNI EN 13446:2003: Pannelli a base di legno - Determinazione della resistenza alla estrazione degli elementi di collegamento.

_ Norma UNI ENV 1156-2000: Pannelli a base di legno - Determinazione dei fattori di durata del carico e di scorrimento.

_ Norma UNI EN 310-1994: Pannelli a base di legno. Determinazione del modulo di elasticità a flessione e della resistenza a flessione.

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www.omma.it - Sito azienda costruzione macchine incollaggio legno

www.progettosofie.it - Porgetto di ricerca italiano sulle costruzioni in legno - Sistema Costruttivo Fiemme

www.Proholz.at - sito Promolegno austriaco

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www.storaenso.com - Sito azienda di produzione pannelli incollati

www.segheriavallesacra.it - sito della segheria presente nel Canavese, in Valle Sacra

www.thoma.at - Sito azienda di produzione pannelli graffati

www.timberinconstruction.co.uk - sito azienda costruttrice di architetture in legno

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www.wolfhaus.it - sito internet di azienda costruzioni in legno prefabbricate

www.wcte2010.org/- sito internet Congresso mondiale sul legno

www.woodforgood.com - sito di ricerca sul legno nelle costruzioni

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