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ARCHITETTURA IN COMPENSATO Il caso WikiHouse: studio della fattibilità economica e ambientale finalizzato alla progettazione di un modulo per cicloturisti realizzato con elementi piani.

Aimone Giggio, Monica and Ronco, Valentina

ARCHITETTURA IN COMPENSATO Il caso WikiHouse: studio della fattibilità economica e ambientale finalizzato alla progettazione di un modulo per cicloturisti realizzato con elementi piani.

Rel. Guido Callegari. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Architettura per il progetto sostenibile, 2017

Abstract:

L’obiettivo del lavoro di tesi è l’analisi di elementi piani, in particolare il compensato di pioppo, impiegati come elemento fondamentale nella definizione di un sistema costruttivo.

Il pioppo è una grande risorsa del territorio piemontese, ciò si esprime con la presenza sul territorio di unità di ricerca e aziende leader a livello europeo.

Il pioppo viene perlopiù utilizzato per usi diversi dall’edilizia a causa delle sue caratteristiche che, ad una prima analisi, non vengono considerate sufficienti per costruzione di un intero edificio.

La valorizzazione di questa risorsa in ambito architettonico viene incentivata sia dalle politiche della Regione Piemonte, volte all’utilizzo in edilizia di legno regionale, sia dalle tecnologie che si stanno sviluppando a livello europeo.

Per poter capire come il compensato possa trovare impiego in campo edile si sono analizzate le diverse sperimentazioni nel corso della storia fino ad arrivare agli ultimi anni, in cui grazie allo sviluppo delle macchine CNC, si sono potute sfruttare appieno le potenzialità dei sistemi piani.

Pertanto si sono studiate le tecnologie costruttive di maggior rilievo nel panorama architettonico che pongono al centro della loro metodologia costruttiva i pannelli di compensato.

In questo senso il contesto britannico si è rivelato quello di maggior rilievo, in particolar modo attraverso la tecnologia costruttiva studiata dall’azienda WikiHouse.

La tecnica costruttiva in questione sfrutta elementi piani per la realizzazione della struttura degli edifici. Questo è possibile grazie ad un sistema di nodi e incastri che creano una struttura scatolare cava al suo interno.

Per capire le origini e il funzionamento della tecnologia WikiHouse, si è analizzato come il compensato fosse impiegato in edilizia nel passato.

Le prime testimonianze dell’impiego del compensato risalgono al 1800, quando tale materiale veniva impiegato quasi esclusivamente per la realizzazioni di mobili e come elemento di tamponamento interno. Con lo sviluppo della tecnologia e la crisi economica conseguenti alle guerre, il compensato, economico e facilmente lavorabile, è diventato un materiale largamente utilizzato sia per la realizzazione di aerei, barche e basi navali destinate alla guerra, sia in edilizia, dove il compensato è diventato un componente essenziale, in particolar modo nell’architettura d’oltreoceano.

L’analisi è proseguita con l’individuazione delle problematiche e il miglioramento di alcuni nodi tecnologici relativi al sistema WikiHouse, nonché con un’attenta analisi delle soluzioni legate all’efficienza energetica relativa all’involucro opaco e trasparente di alcuni edifici analizzati direttamente.

L’applicazione pratica di tale studio è stata la progettazione di un modulo destinato al cicloturismo da posizionare lungo una via ciclabile sul territorio piemontese.

Il modulo è stato progettato rispettando i limiti normativi legati all’efficienza energetica, ponendo attenzione alla risoluzione dei ponti temici, dei nodi maggiormente problematici legati all’infiltrazione di acqua, nonché analizzando i materiali impiegati dal punto di vista della sostenibilità economica e ambientale.

Rispetto alla sostenibilità economica si sono computati i costi di realizzazione dell’edificio e si è condotta un’analisi dei flussi di cassa per capire se l’investimento nei diversi scenari ipotizzati fosse remunerativo; per quanto riguarda invece la sostenibilità ambientale, per tutti i materiali utilizzati si sono analizzate le emissioni di CO2 relative al processo di realizzazione del prodotto finito, in modo da scegliere i materiali meno energivori.

Incrociando i risultati derivati dall’analisi economica, dall’impatto ambientale e dalle prestazioni energetiche si sono definite le stratigrafie e le soluzioni tecnologiche ottimali che caratterizzano il modulo, arrivando a definire un edificio a energia quasi zero.

Per ulteriori informazioni contattare:

Monica Aimone Giggio, mnc.aimone@gmail.com

Valentina Ronco, ronco.valentina@libero.it

Relatori: Guido Callegari
Soggetti: A Architettura > AF Edifici e attrezzature per il tempo libero, le attività sociali, lo sport
A Architettura > AN Opere di ingegneria civile, trasporti, comunicazioni
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Architettura per il progetto sostenibile
Classe di laurea: Nuovo ordinamento > Laurea magistrale > LM-04 - ARCHITETTURA E INGEGNERIA EDILE-ARCHITETTURA
Aziende collaboratrici: NON SPECIFICATO
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/6163
Capitoli:

INTRODUZIONE

1 IL COMPENSATO DA MATERIALE A SISTEMA COSTRUTTIVO

1.1 IL LEGNO

1.1.1 LE FORESTE

1.1.2 IL PIOPPO

1.1.3 LE CERTIFICAZIONI

1.1.4 IL LEGNO DI PIOPPO - Caratteristiche fisico-meccaniche

1.1.5 CLONI DEL PIOPPO

1.2 IL COMPENSATO

1.2.1 IMPIEGHI STRUTTURALI

1.2.2 CLASSIFICAZIONE

1.2.2.1 Classe di qualità

1.2.2.2 Classe di utilizzo/ servizio

1.2.2.3 Classi di incollaggio

1.2.3 IL PROBLEMA DELLE RESINE FENOLICHE

1.3 L’EVOLUZIONE DEL SISTEMA COSTRUTTIVO

1.3.1 LA PRODUZIONE IN SERIE

1.3.1.1 American Ready Cut System

1.3.1.2 Modern Homes

1.3.2 Il COMPENSATO COM ELEMENTO STRUTTURALE

1.3.2.1 Macchine a controllo e taglio numerico

1.3.2.2 I padiglioni

1.3.2.3 I prototipi di edifici

1.3.3 IL COMPENSATO COME TAMPONAMENTO

1.3.3.1 Usonian Houses_Pope-Leighey House

1.3.3.2 Neutra Plywood Demostration House

1.3.3.3 Packaged House System - General Panel System

1.3.3.4 Suteki

1.3.3.5 Raphael S. Soriano

1.3.3.6 Plas 2 Point House_Breuer.

1.3.4 IL COMPENSATO COME ELEMENTO DI FINITURA

1.3.4.1 House Morran - Johannes Norlander Arkitektur, Goteborg (2010)

1.3.4.2 XS House - Chaewon Kim + Beat Schenk, Cambridge, MA, United States (2006)

1.3.4.3 Plywood Apartment - Alexey Rozenberg, Moscow, Russia, (2014)

1.3.4.4 Pure House - Kugatsuno Kaze Design Office, Hiroshima, Japan (2015)

1.3.4.5 Villa V - Paul de Ruiter Architects, Bloemendaal, The Netherlands, (2011)

1.3.5 USI AL TERNATIVI DEL COMPENSA TO

1.3.5.1 Navi

1.3.5.2 Basi militari

1.3.5.3 Aerei

1.3.5.4 Automobili

1.3.5.5 Altri usi

1.4 FACIT HOMES

1.4.1 D PROCESS

1.4.2 FACIT HOMES NODI

1.4.2 FACIT HOMES NODI

1.4.2.1 Fondazione

1.4.2.2 Isolamento

1.4.2.3 Copertura

1.4.2.4 Infissi

1.4.2.5 Partizioni perimetrali

1.4.5.6 Impianti

1.4.3 VILLA ASSERBO

1.4.4 ESEMPI FACITHOMES

1.4.4.1 TERRY E MICKEY_Greenwich_Gran Bretagna

1.4.4.2 JIM E MARY_South Watford_Gran Bretagna

1.4.4.3 HENRY E CHRIS_Hertfordshire_Gran Bretagna

1.4.4.4 ANYA E ROBIN_progetto in corso_Nutall Street_Highgate_Londra

1.4.4.5 CELIA E DIANA_Hertfordshire_Gran Bretagna

1.4.4.6 NICK GARWOLISKI_Chiswick_Londra_Gran Bretagna

1.4.4.7 HANA E ROB_Sawanage_Gran Bretagna

1.4.4.8 SIMON PARRAFET_ Harptree Court_Bristol_Gran Bretagna

1.4.4.9 ANDREA E GARETH_Scozia_Forres_Forres Forest Homejn corso d’opera

1.4.5 OSSERVAZIONI

1.5 WIKIHOUSE

1.5. WIKICULTURE - OPEN SOURCE

1.5.2 WIKIHOUSE-LA STORIA

1.5.3 LA TECNOLOGIA

1.5.3.1 La struttura

1.5.3.2 Il processo costruttivo

1.5.3.3 Analisi dei nodi con individuazione delle principali problematiche

1.5.4 WIKIHOUSE NEL MONDO

1.5.4.1 WikiHouseRIO

1.5.4.2 WikiHouseNZ

1.5.5 WIKIHOUSE NEL REGNO UNITO

1.5.5.1 WikiHouse v 4.0

1.5.5.2 A-Bam

1.5.5.3 Community Pavilion

1.5.6 SOPRALLUOGO A LONDRA

1.5.6.1 WIKIHOUSE EXTENSION

1.5.6.2 WIKIFARMHOUSE

1.5.6.3 IL FUTURO DI WIKIHOUSE

2 IL PROGETTO

2.1 IL TURISMO SOSTENIBILE

2.2 GLI SPAZI

2.2.1 LOCALIZZAZIONE

2.2.2 FORMA

2.2.3 DISTRIBUZIONE ED ORIENTAMENTO

2.2.4 FRUIBILITÀ’

2.3 LA STRUTTI!RA_ABACO DEGLI ELEMENTI

2.3.1 COMPONENTI DEL SETT0_DIS TANZI A TORI

2.3.2 COMPONENTI DEL SETTO_RINFORZI

2.3.3 COMPONENTI DEL SETTO_CORNICI

2.3.4 COMPONENTI DEL SETTO_RINFORZI CORNICI

2.3.5 COMPONENTI DEL SETTO_PIOLI

2.3.6 COMPONENTI DELLA CAMPATA_CONNETTO RI

2.3.7 COMPONENTI DELLA CAMPATA_RINFORZI INFERIORI...

2.3.8 COMPONENTI DELLA CAMPA TARPAN NELLI INFERIORI...

2.3.9 COMPONENTI DELLA CAMPATA_PANNELLI INTERNI

2.3.10 COMPONENTI DELLA CAMPATA_PANNELLI ESTERNI

2.3.11 COMPONENTI DEL TAMPONAMENTO_GUIDE

2.3.12 COMPONENTI DEL TAMPONAMENT0_DISTANZIATORI....

2.3.13 COMPONENTI DEL TAMPONAMENTO_CORNICI

2.3.14 COMPONENTI DEL TAMPONAMENTO_PANNELLI

2.3.15 TIPOLOGIE DI CAMPATA

2.4 L’INVOLUCRO EDILIZIO

2.4.1 INVOLUCRO OPACO

2.4.1.1 Parete perimetrale

2.4.1.2 .Solaio contro terra

2.4.1.3 Copertura

2.4.1.4 Tramezzo Interno

2.4.1 INVOLUCRO TRASPARENTE

2.4.3 I PONTI TERMICI

2.4.3.1 Nodo pilastro angolare

2.4.3.2 Nodo pilastro lineare

2.4.3.3 Nodo finestra - parete

2.4.3.4 Nodo parete solaio controterra

2.5 VERIFICHE ILLUMINOTECNICHE

2.5.1 FA TTORE MEDIO DI LUCE DIURNA

2.5.1.1 Procedimento normativa UN110840/2007

2.5.1.2 Software Velux

2.5.2 OMBREGGIAMENTO

2.6 VERIFICHE ACUSTICHE

2.7 NODI

2.7.1 CONNESSIONE PARETE PERIMETRALE - COPERTURA

2.7.2 CONNESSIONE SOLAIO - PARETE PERIMETRALE

2.7.3 CONNESSIONE PARETE PERIMETRALE - COPERTURA

2.7.4 CONNESSIONE PARETE PERIMETRALE - COPERTURA

2.8 LO STUDIO ENERGETICO

2.8.1 FABBISOGNO ENERGIA UTILE PER IL RISCALDAMENTO

2.8.2 FABBISOGNO ENERGIA UTILE PER IL RAFFRESCAMENTO

2.9 L’IMPIANTO

2.9.1 RISCALDAMENTO E RAFFRESCAMENTO

2.9.2 ACQUA CALDA SANITARIA

2.9.2.1 Volume d’acqua richiesto UNI 11300-2

2.9.2.2 Metodo semplificato

2.9.3 SISTEMA SOLARE TERMICO

2.9.4 DIMENSIONAMENTO CALDAIA

2.9.5 VENTILAZIONE

3 SOSTENIBILITÀ’ AMBIENTALE

3.1 FASE CONOSCITIVA E STATO DELL’ARTE

3.2 RICERCA DATI

3.2.1 IL COMPENSATO

3.3 PROGETTAZIONE DI DIVERSE SOLUZIONI D’INVOLUCRO...

3.3.1 EMBODIED ENERGY

3.3.1.1 Ipotesi A _ Isolamento con fibra di legno

3.3.1.2 Ipotesi B _ Isolamento con fiocchi di cellulosa e pannelli di sughero..

3.3.1.3 Ipotesi C _ Isolamento con sughero in grani e sughero in pannelli

3.3.1.4 Edificio di riferimento _ Muratura tradizionale

3.4 CONFRONTO DEI RISULTATI OTTENUTI

3.4.1 EMBODIED CARBON

3.5 DESIGN FOR DISASSEMBLY

3.5.1 Limitare l’impiego di materiale

3.5.2 Limitare l’uso di resine e colle

3.5.3 Limitare chiodature e ancoraggi invasivi

3.5.4 Limitare l’uso di macchinari

3.5.5 Verificare l’impatto ambientale dei materiali usati

3.5.6 Dimensioni e componenti standard

3.5.7 Componenti leggeri e di dimensioni ridotte

3.5.8 Utilizzare materiali in pannelli

3.5.9 Facilità di assemblaggio/disassemblaggio

3.5.10 Disassemblaggio ‘parallelo’

3.5.11 Possibilità di riuso dei materiali

4 SOSTENIBILITÀ’ ECONOMICO FINANZIARIA

4.1 GLOSSARIO

4.1.1 Costo unitario

4.1.2 Tasso di occupazione

4.1.3 Cronoprogramma

4.1.4 Flusso di cassa

4.1.5 Oneri finanziari

4.1.6 Flusso di cassa AntTax

4.1.7 Flusso di cassa PostTax

4.1.8 Saggio di attualizzazione

4.1.9 Equity

4.1.10 Debt

4.1.11 Valore Attuale Netto (VAN)

4.1.12 Tasso Interno di Rendimento (TIR)

4.1.13 Payback Period (PBP)

4.1.14 Leva finanziaria

4.1.15 Piano ammortamento

4.1.16 Spread

4.2 METODOLOGIA

4.2.1 FINALITÀ'

4.2.2 STRUMENTI

4.3 SIMULAZIONE SCENARIO D’INVESTIMENTO, COSTRUZIONE E GESTIONE

4.3.1 DESCRIZIONE INTERVENTO

4.3.1.1 Contesto

4.4 DEFINIZIONE COSTI

4.4.1 COSTO DI COSTRUZIONE

4.4.2 ALTRI COSTI

4.4.2.1 Spese tecniche

4.4.2.2 Oneri di urbanizzazione

4.4.2.3 Contributo sul costo di costruzione

4.4.3 COSTO DI GESTIONE E MANUTENZIONE

4.4.3.1 Consumi energia elettrica

4.4.3.2 Consumi acqua calda sanitaria

4.4.3.3Quota assicurativa

4.4.4 DEFINIZIONE DURATA INTERVENTO E DISTRIBUZIONE COSTI...

4.4.4.1 Definizione unità temporali

4.4.4.2 Periodizzazione costi

4.5 DEFINIZIONE E DISTRIBUZIONE DEI RICAVI

4.5.1 AFFITTO MODULO

4.5.2 CONTRIBUTO REGIONE PIEMONTE

4.5.3 DISTRIB UZIONE DEI RICA VI

4.6 DEFINIZIONE FLUSSI DI CASSA

4.7 INDICATORI DI REDDITIVITÀ’

4.7.1 SCENARIO A

4.7.2 SCENARIO B

4.7.2.1 Piano di ammortamento a 10 anni

Bibliografia:

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