polito.it
Politecnico di Torino (logo)

Legno e innovazione tecnologica : lo sviluppo di processi e filiere regionali per la realizzazione di prodotti e sistemi lignei sostenibili

Galleran, Mattia

Legno e innovazione tecnologica : lo sviluppo di processi e filiere regionali per la realizzazione di prodotti e sistemi lignei sostenibili.

Rel. Guido Callegari. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Architettura Per Il Progetto Sostenibile, 2017

Abstract:

INTRODUZIONE

Questa tesi si propone come una indagine sulle attuali e future potenzialità delle costruzioni in legno in Italia, soprattutto nell'ottica di sostenibilità e di sviluppo del settore legno grazie a processi e filiere produttive sviluppati a scala regionale. A partire da un esame dei principali step del lungo processo di innovazione tecnologica che ha portato agli attuali sistemi di realizzazione di edifici in legno, utile a notare come l'Italia sia stata per parecchi decenni lontana da questo settore dell'edilizia, sarà presentata una analisi che verterà sullo stato dell'arte nazionale nel campo delle costruzioni lignee. Inoltre la ricerca focalizzerà l'attenzione sui tentativi di innovazione promossi negli ultimi anni da aziende italiane, volti da un lato alla valorizzazione del patrimonio boschivo nostrano e dall'altro alla ricerca di una sempre maggiore semplificazione dei processi costruttivi con l'obiettivo di avvicinare un numero crescente di imprese edili al mercato delle costruzioni in legno, in modo da consentirne uno sviluppo sempre più importante.

In un momento storico in cui si assiste ad una crescente presa di coscienza di tematiche quali edilizia sostenibile, comfort abitativo e risparmio energetico, l'interesse per materiali naturali come il legno toma in auge.

Gli studi di settore dimostrano che, nonostante il momento di crisi del mercato edilizio, il comparto delle costruzioni in legno registra un trend positivo seppur con cifre ancora abbastanza ridotte nel panorama nazionale.

In altri paesi europei la diffusione di abitazioni in legno è storicamente molto importante, mentre in Italia l'utilizzo di questo materiale è cresciuto solo nell'ultimo decennio. Se da un lato il freno sembra essere culturale, in quanto la mentalità italiana assimila la costruzione in legno a qualcosa di provvisorio e la etichetta come architettura tipica montana, da un altro punto di vista, probabilmente, le cause della tardiva e rallentata diffusione vanno ricercate nello scarso supporto normativo per la progettazione di strutture lignee e nel fatto che la maggior parte delle imprese edili presenti sul territorio nazionale è organizzata e strutturata per costruire secondo canoni "tradizionali", ovvero utilizzando i sistemi edilizi degli ultimi 70 anni, con strutture in muratura o miste laterizio-calcestruzzo armato.

Allo stato attuale delle cose il settore legno è dedicato a poche centinaia di aziende che in modo maggiore o minore si sono specializzate per realizzare edifici a struttura lignea con le nuove tecniche costruttive. Di queste aziende quelle più specialistiche, il cui fatturato deriva principalmente dalla realizzazione di edifici in legno, sono organizzate per la gestione di un

proprio patrimonio forestale, per la produzione degli elementi da costruzione e per la realizzazione di edifici, spesso venduti a catalogo, ai vari stadi di finitura, dal grezzo al grezzo avanzato, fino ad arrivare al chiavi in mano. Accanto a queste si trovano aziende meno specialistiche che entrano nel settore legno come produttori/esecutori o semplici assemblatori: esse, utilizzando prodotti propri o acquistandoli da altre aziende specializzate, propongono la realizzazione di case in legno.

In ogni caso, pur considerato questo diverso livello di specializzazione, appare chiaro che il settore legno allo stato attuale esclude la maggioranza delle piccole-medie imprese da costruzione e questa chiusura è diventata sempre più evidente con l'aumentare del livello di innovazione delle tecnologie costruttive in legno.

Altro elemento su cui focalizzare l'attenzione è il fatto che, dati alla mano, il patrimonio boschivo italiano è in continua crescita, ma esso non viene sfruttato appieno: secondo alcune stime solo un terzo della nuova superficie boschiva che si genera ogni anno viene correttamente utilizzata per alimentare i comparti industriali, tra i quali quello delle costruzioni, e che la maggior parte del legname richiesto dalle filiere della carta, del mobile e dell'edilizia proviene dall'importazione da altri Paesi europei.

E in questo scenario che si colloca il mio lavoro di tesi: la volontà è quella di capire se nel nostro Paese ci sia un movimento di innovazione intorno al settore dell'edilizia in legno capace di dare risposte concrete a tematiche quali lo scarso e cattivo sfruttamento del patrimonio forestale nostrano e l'esclusione della maggioranza delle imprese edili dal settore delle costruzioni lignee. La ricerca pertanto si snoda su due differenti livelli. Da un lato si propone come occasione per comprendere se accanto agli edifici in legno a struttura a telaio o x-lam, che attualmente sono le tipologie di gran lunga più utilizzate, realizzati dalle mediograndi aziende specializzate, possano trovare spazio sistemi in legno alternativi, in grado di semplificare il processo costruttivo a tal punto da coinvolgere nel settore legno anche le piccole-medie imprese edili presenti sulla penisola (le quali allo stato attuale realizzano principalmente in modo "tradizionale") e quindi aprire il mercato del legno in maniera molto più consistente. Per altro verso tenta di rintracciare esempi virtuosi di come possa essere utilizzato il legname nostrano con iniziative sostenibili a carattere locale.

A tal fine la tesi sarà strutturata in tre parti e sviluppata nel seguente modo: in una prima parte sarà illustrata l'evoluzione del legno come materiale da costruzione ripercorrendo le principali tappe dell'innovazione tecnologica, a partire dai primi tentativi di spostare la produzione di edifici in legno dal livello artigianale a quello industriale.

In modo particolare verranno trattati l'inizio della standardizzazione degli elementi lignei, avvenuto in nord America al periodo della colonizzazione; lo sviluppo dei primi sistemi costruttivi basati su elementi normalizzati quali il Balloon frame e successivamente il Platform frame; il primo sistema a travi e pilastri, precursore dei più recenti metodi a gabbia portante; le idee rivoluzionarie dell'architetto tedesco Konrad Wachsmann, grande sostenitore della produzione industrializzata di elementi lignei; le prime sperimentazioni di sistemi in legno a pannelli portanti sviluppate da Frank Lloyd Wright e successivamente anche dallo stesso Wachsmann in collaborazione con Walter Gropius.

Inoltre saranno approfonditi i primi sistemi modulari, i sistemi costruttivi a gabbia portante fino ad arrivare alle tappe più recenti dell'innovazione tecnologica sul legno, ovvero le strutture a pannelli portanti intelaiati e ai pannelli x-lam.

Successivamente, nella seconda parte del lavoro, sarà fatto un quadro sullo stato dell'arte attuale nel panorama delle costruzioni in legno, con particolare riferimento alla situazione italiana. Verrà fatto un excursus sulla evoluzione della normativa in materia di edifici in legno, in rapporto ai regolamenti europei e nazionali che guidano la progettazione e la realizzazione di costruzioni lignee e alla correlazione tra la normativa e la diffusione dei sistemi in legno. Seguirà una attenta valutazione del mercato delle costruzioni in legno in Italia, in relazione agli studi di settore e in particolare alle analisi di Federlegno, per comprendere e chiarire le dimensioni attuali dell'edilizia in legno, i numeri delle realizzazioni in confronto ad altri paesi europei, il trend di sviluppo di un settore che comunque rimane in crescita nonostante la crisi economica che affligge il nostro Paese, le tipologie oggi più utilizzate e le prospettive future legate a sistemi costruttivi innovativi.

Il quinto capitolo, che conclude la seconda parte di tesi, sarà sede di approfondimento dei sistemi ad oggi più utilizzati nel mondo dell'edilizia in legno: il sistema intelaiato e il sistema a pannelli di legno massiccio incollato a strati incrociati (cross laminated timber). Per quanto riguarda le strutture a telaio si concentrerà l'attenzione sulla diffusione che esse hanno avuto sotto la spinta, commerciale più che tecnica, delle grandi aziende del legno quali ad esempio Rubner. A partire dal progetto di Casa Heidi dell'architetto altoatesino Matteo Thun, realizzato proprio in collaborazione con Rubner per diventare il manifesto dell'azienda, sarà analizzato il sistema costruttivo a telaio, con particolare attenzione ai dettagli costruttivi ed ai vantaggi e svantaggi offerti da questo tipo di struttura. Per quanto riguarda invece il sistema cross lam, esso sarà trattato a partire dal brevetto rivoluzionario ideato nel 1996 dalla Università Tecnica di Graz e verrà mostrata la sua rapida diffusione in territorio italiano,

anche grazie al progetto SOFIE promosso dal CNR-IVALSA in collaborazione con gli studenti del Master CasaClima della Libera Università di Bolzano.

Infine, la terza e ultima parte della tesi sarà incentrata sui processi e sulle iniziative che hanno preso corpo negli ultimi anni sulla nostra Penisola riguardo la produzione di prodotti, componenti e sistemi lignei innovativi che vanno oltre alle tipologie ormai consolidate, progredendo verso un livello di sostenibilità sempre più elevato. Da un lato saranno presentate alcune innovazioni di prodotto, promosse da filiere corte sviluppate a livello regionale e locale in varie zone italiane con riferimento a tre casi particolarmente significativi: il primo riguarda la realizzazione di elementi strutturali massicci in legno 100% italiano, senza utilizzo di collanti, in un'ottica di crescente sostenibilità ambientale e sicurezza per la salute umana promosso dalla azienda Marlegno nel bergamasco; il secondo è la produzione di pannelli OSB di pioppo piemontese realizzato dalla società I-pan in provincia di Alessandria; e l'ultimo riguardante la fabbricazione di pannelli x-lam da parte del gruppo Calet, il quale promuove la filiera del legno toscano.

Dall'altro lato si indagheranno alcuni sistemi costruttivi innovativi che superano la struttura intelaiata e quella in x-lam e, semplificando ulteriormente il processo costruttivo, puntano ad aprire il mercato del legno alle aziende non specializzate. In particolar modo saranno analizzati, anche in riferimento a casi studio realizzati, il sistema Xylevo, il sistema tetto Vass e il Suteki wood system.

Il primo è un sistema modulare componibile fondato su blocchetti standardizzati realizzati in pannelli OSB (Oriented Strand Board). Questo metodo costruttivo intende promuovere una posa estremamente semplice e veloce grazie alla forma opportunamente sagomata dei moduli, i quali si incastrano tra loro sia orizzontalmente che verticalmente senza alcuna possibilità di errore.

Il tetto proposto da Vass Technologies è un sistema semplice basato su moduli prodotti in azienda, che possono essere utilizzati per qualsiasi tipo di copertura, sia di nuova costruzione che in caso di ristrutturazione, e sono caratterizzati da una facile posa in opera che non necessita di manodopera altamente specializzata.

Suteki, a differenza dei precedenti non è frutto di una iniziativa locale, ma rientra nella trattazione perché dimostra la sensibilità dell'azienda torinese Be-Eco nel promuovere in Italia un innovativo metodo di costruzione in legno. Il sistema costruttivo è stato brevettato in Giappone e, seguendo la tradizione costruttiva nipponica, propone strutture intelaiate con innovativi sistemi di connessione ad incastro; tali connessioni realizzate in acciaio al carbonio, vanno a sostituite chiodature e unioni avvitate e bullonate semplificando il processo di giunzione delle parti strutturali degli edifici in legno.

Tutti questi sistemi possono essere considerati come innovazioni che vanno nella direzione di una sostenibilità di processo, perché semplificando il metodo costruttivo, favoriscono l'apertura del mercato delle costruzioni in legno alle imprese edili tradizionali.

In ultima analisi, in riferimento ad un edificio in fase di realizzazione con il Suteki wood system, verrà condotta una simulazione di Life Cycle Assessment, tramite l'utilizzo del software Etool LCD, per una valutazione semplificata del consumo di energia e di materiali e degli impatti sull'ambiente generati dalla realizzazione di una casa il legno, lungo l'intero ciclo di vita, con lo scopo di mettere in evidenza la sostenibilità ambientale di un innovativo sistema costruttivo ligneo, in confronto ad una costruzione più usuale in latero-cemento.

Relatori: Guido Callegari
Tipo di pubblicazione: A stampa
Soggetti: A Architettura > AO Progettazione
T Tecnica e tecnologia delle costruzioni > TE Tecnologia dei materiali
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Architettura Per Il Progetto Sostenibile
Classe di laurea: NON SPECIFICATO
Aziende collaboratrici: NON SPECIFICATO
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/6026
Capitoli:

INDICE

1.Introduzione

2.Le tecnologie costruttive in legno: le tappe dell'innovazione tecnologica

2.1Il primo esempio di casa prefabbricata: il Manning Cottage

2.2.L'inizio della standardizzazione degli elementi: il Balloon frame

2.3.Il Platform frame

2.4.Il sistema a travi e pilastri

2.5.L'industrializzazione edilizia in Germania: la figura di Konrad Wachsmann

2.6.Wright e il nuovo approccio alla prefabbricazione

2.7.I sistemi a pannelli portanti e il Packaged House System

2.8.Lo sviluppo dei sistemi modulari

2.9.I sistemi a gabbia portante

2.10.Le strutture a pannelli portanti intelaiati

3.Le costruzioni in legno e l'evoluzione del quadro normativo

3.1.La situazione italiana

3.2.Cenni alla situazione negli altri Paesi europei

3.3.Le Norme Tecniche del 2008

3.4.Gli Eurocodici 5e8

4.Il mercato delle costruzioni in legno

4.1.Lo sviluppo del settore in tempo di crisi edilizia

4.2.I dati attuali di realizzazioni in Italia e all'estero

4.3.I sistemi costruttivi più utilizzati, le destinazioni d'uso prevalenti, le tipologie abitative più ricorrenti e i relativi costi medi

5.Lo stato dell'arte delle costruzioni in legno: le tipologie attualmente più utilizzate

5.1.Il sistema a telaio

5.2.Il sistema a pannelli x-lam

6.I processi e le filiere regionali per la realizzazione di prodotti, componenti e sistemi lignei innovativi e sostenibili

6.1.Gli elementi strutturali massicci di legno italiano senza l'uso di collanti

6.2.I pannelli OSB in legno di pioppo piemontese

6.3.La filiera corta per la produzione di x-lam da legno toscano

6.4.Il sistema Xylevo: costruzioni lignee con blocchi componibili

6.4.1.Le sperimentazioni precedenti di sistemi lignei modulari: LegnoLego e Steko

6.4.2.Il sistema Xylevo

6.4.3.I casi studio analizzati

6.5.Il tetto Vass: elementi prefabbricati per coperture

6.6.Il Suteki wood system: nuovi metodi di connessione per sistemi intelaiati

6.6.1.Il Suteki Wood System

6.6.2.Il caso studio di Pino Torinese

6.6.3.Studio LCA

7.Conclusioni

Bibliografia

Sitografia

Bibliografia:

BIBLIOGRAFIA

BENEDETTI, C., BACIGALUPI, V. (1991). Legno architettura: il futuro della tradizione. Roma: Edizioni Kappa.

BERGDOL, B., CHRISTENSEN, P. (2008). Home delivery: fabricating the modem dwelling. Basilea-Boston-Berlino: Birkhauser.

BERNASCONI, A. (2010). L'altro massiccio-Costruire in XLAM. Materialegno 02: la sostenibile leggerezza del legno.

FIORDALISI, M. (2016, Maggio 03). Edilizia in legno, la "nicchia" cresce: in Italia sei anni di boom. Il Sole 24 Ore.

FIRRONE, T. (2010). Il legno: tradizione e innovazione. Roma: Aracne Editrice.

FRATTARI, A. (1980). Evoluzione delle costruzioni in legno per la residenza. Roma: Edizioni Scientifiche Associate.

GIACHINO, D. M. (2013). Legno: manuale per progettare in Italia. Torino: UTET Scienze Tecniche.

GIORDANO, R. (2010). Iprodotti per l'edilizia sostenibile. La compatibilità ambientale dei materiali nel processo edilizio. Napoli: Sistemi Editoriali.

PALMISANO, L. (2016). Boschi: volano per l'economia e alleati nella riduzione di C02. Tekneco-Sviluppo ecologia.

PIVA, F. (2012). Il libro del carpentiere, Fascicolo tecnico. Novedrate: RoofRox Srl.

SUMIYOSHI, T., MATSUI, G. (1990). Woodjoints in classicaljapanese architecture. Japan: Kajima Institute.

TENEGGI, R. (2006). Bioarchitettura e costruzioni in legno. Monfalcone (Gorizia): EdicomEdizioni.

WACHSMANN, K. (1992). Holzhausbau - Costruzioni in legno, tecnica e forma. Milano: Edizioni Angelo Guerini e Associati.

SITOGRAFIA

www.abitazioniecologiche.it

www.axxio.net

www.be-eco.it

www.blogspot.it

www.calet.it

www.cittametropolitana.torino.it

www.eco-home.it

www.etoolglobal.com

www.etoollcd.com

www.federlegnoarredo.it

www.haus.rubner.com

www.i-panspa.com

www.ivalsa.cnr.it

www.legnoarchitettura.com

www.legnolego.it

www.marlegno.it

www.matteothun.com

www.promolegno .com

www.segheriabrunofranco.it

www.steko.ch

www.suteki-europe.be

www.uibm.gov.it

www.vasstech.it

www.xylevo.com

Modifica (riservato agli operatori) Modifica (riservato agli operatori)