Prefabbricati in legno pluripiano. L'X-Lam e il Progetto SOFIE

Com'è ormai noto, il legno è un materiale particolarmente adatto alla realizzazione di edifici antisismici. Grazie alla sua naturale flessibilità, risulta particolarmente idoneo per la costruzione di edifici in zone soggette a terremoti frequenti e di elevata intensità. Di solito, però, le case prefabbricate in legno sono strutture pensate per essere abitate da una singola famiglia, e hanno un'altezza in genere limitata. Si tratta, per lo più, di edifici mono o bi-familiari, a uno, due o tre piani (in quest'ultimo caso, solitamente, uno dei piani è seminterrato).

Esiste, tuttavia, un sistema costruttivo che consente la realizzazione di edifici a più piani che riescono comunque a garantire un elevato rendimento nelle zone sismiche. È il caso, ad esempio, di un progetto di prefabbricazione in X-Lam recentemente sperimentato dall'Ivalsa, l'Istituto per la Valorizzazione del Legno e delle Specie Arboree del Consiglio Nazionale delle Ricerche, un ente che studia il legno e i suoi diversi settori di utilizzo, tra cui quello edilizio. Il Progetto SOFIE (Sistema Costruttivo FIEmme), condotto dall'Ivalsa con il sostegno della Provincia Autonoma di Trento, è un progetto di edilizia sostenibile studiato proprio per la realizzazione di edifici in legno a più piani, caratterizzati da elevate prestazioni meccaniche, basso consumo energetico, durabilità ed elevata resistenza al fuoco e ai terremoti.

Come ha spiegato il direttore dell'Ivalsa, Ario Ceccotti, l'idea alla base del progetto SOFIE è «incrementare l'impiego del legno italiano come materiale strutturale nel mercato dell'edilizia, fornendo una valida ed economica alternativa alle soluzioni architettoniche tradizionali e nel contempo valorizzando una risorsa locale rinnovabile – il legno proveniente da foreste certificate per la gestione sostenibile – tutt'ora considerata di importanza strategica per l'economia delle regioni montane alpine»[1]

Nel 2007 il progetto, che prevedeva la costruzione di due edifici, uno di tre piani e uno di sette piani, è stato felicemente testato presso i laboratori del NIED (l'Istituto Nazionale per le Scienze della Terra e la Prevenzione delle Catastrofi) di Tsukuba e Miki, in Giappone, dove sono state condotte prove antisismiche su una grande pedana vibrante che ha consentito di sottoporre gli edifici a diverse simulazioni di terremoti con ripetute scosse di elevata intensità.

LA STRUTTURA IN X-LAM

I due edifici realizzati dall'Ivalsa sono stati progettati con il sistema costruttivo X-Lam, Cross Laminated Timber (cioè in compensato di tavole), un sistema di prefabbricazione nato una quindicina di anni fa in Germania che prevede l'utilizzo di pannelli in legno di spessore variabile (tra 6 e 45 cm) realizzati incollando diversi strati di tavole in modo incrociato, con le tavole disposte perpendicolarmente l'una rispetto all'altra. Il risultato è un compensato di tavole di legno massiccio che coniuga la duttilità del legno alla rigidezza della struttura, garantita dalla disposizione delle tavole in modo incrociato. Trattandosi di prefabbricazione, tutti i pannelli, sia quelli per le pareti che quelli per i solai, sono realizzati in fabbrica e arrivano in cantiere pronti per essere montati, già pre-tagliati e comprensivi delle aperture per porte e finestre, oltre che dei vani scala. In cantiere, poi, vengono issati e collegati tra loro mediante elementi angolari metallici, chiodi e viti. In genere le strutture in X-Lam prevedono l'utilizzo di legni di conifera, per lo più abete.

(Pannello in X-Lam. Fonte www.progettosofie.it)

GLI EDIFICI DEL PROGETTO SOFIE

Nel caso dei due edifici realizzati nell'ambito del progetto Sofie dell'Ivalsa, il materiale utilizzato è il legno di abete rosso proveniente dalle foreste controllate e certificate della Valle di Fiemme e del Trentino. Per entrambi gli edifici, sia per quello di tre piani che per quella di sette piani, è stato utilizzato un metodo costruttivo del tipo Platform Frame con pannelli di diverso spessore. Per l'edificio di tre piani, lo spessore dei pannelli parete è di 85 mm, per i pannelli solaio è di 142 mm. Per l'edificio di sette piani, invece, i pannelli solaio sono sempre di 142 mm, mentre i pannelli parete presentano spessore variabile: 142 mm per il piano terra e il primo piano, 125 mm per il secondo e terzo piano, 85 mm per i piani più alti. [2]

(I due edifici del progetto SOFIE. Fonte: CNR-Ivalsa, Foto di Romano Magrone) 

LE PRESTAZIONI

I test per verificare l'antisismicità dei due edifici del progetto Sofie sono stati condotti nel 2007 presso i laboratori del Nied di Tsukuba (per l'edificio a tre piani) e di Miki (per l'edificio a sette piani), in Giappone, dove è presente la pedana vibrante più grande del mondo, necessaria per testare efficacemente la resistenza degli edifici a violente e ripetute scosse di terremoto. Le strutture, infatti, sono state sottoposte a ripetute scosse di intensità molto elevata, pari a quelle del terremoto distruttivo di Kobe del 1995. L'unico intervento effettuato tra una scossa e l'altra è stato il riserraggio dei bulloni, ma in entrambi i casi, sia per l'edificio a tre piani, sia per quello a sette piani, le strutture sono rimaste intatte e non hanno presentato alcun problema strutturale di stabilità. Qui è possibile vedere un filmato relativo alle prove antisismiche.

Ottimi risultati si sono avuti anche per quanto riguarda la resistenza degli edifici al fuoco. La prova antincendio è consistita nell'appiccare un incendio per 60 minuti in una delle stanze dell'edificio, nella quale erano stati posizionati materassi e materiali infiammabili di vario tipo (come se si trattasse di una stanza d'albergo). All'interno della stanza la temperatura raggiungeva i 1.200 gradi, mentre all'esterno, nelle altre stanze, la temperatura non ha mai superato i 20 gradi. Il fuoco, infatti, è rimasto circoscritto e non si è propagato nelle altre stanze.

Le eccellenti prestazioni ottenute durante i test hanno dimostrato che il sistema di prefabbricazione in X-Lam è un'ottima alternativa alle costruzioni tradizionali, sia per la sostenibilità dei materiali utilizzati, sia per la loro resistenza ai terremoti e al fuoco, il che ne fa un tipo di struttura particolarmente indicata per quelle zone soggette a sismi frequenti e di elevata intensità.

[1] A. Ceccotti, Il progetto Sofie, in Il progetto sostenibile n. 25, Edicom Edizioni, 2010

[2] A. Ceccotti, C. Sandhass, M. Yasumura, Il progetto Sofie. Prestazioni sismiche di edifici in X-Lam, in L'Edilizia, n. 169, Speciale Legno: progettazione, strutture, sismica, De Lettera Editore, 2011