Nuovi percorsi per le costruzioni in legno sostenibili

Nei prossimi decenni il petrolio grezzo e i suoi derivati saranno sempre più scarsi. Il legno, invece, è la più importante materia prima rinnovabile in Svizzera, con una crescita annua complessiva di circa 9,7 milioni di metri cubi. Finora, però, ne utilizziamo solo 5,5 milioni di metri cubi. Dovremmo utilizzare questa risorsa in modo più efficiente, anche per raggiungere i nostri obiettivi climatici e sostituire a lungo termine i materiali petrolchimici. Utilizzando più legno in modo sostenibile, possiamo salvaguardare i benefici ecologici e sociali della foresta e svilupparla economicamente.

Rinascimento delle costruzioni in legno

Negli ultimi anni è cresciuta l'esigenza di tornare a costruire con il legno, soprattutto nel settore residenziale. Un importante prerequisito è la protezione antincendio. Abbiamo portato avanti diversi progetti di ricerca per consentire la costruzione di edifici in legno a prova di fuoco [1]. Le norme antincendio svizzere dell'Associazione degli assicuratori cantonali antincendio (VKF), riviste nel 2005, tengono conto di questo aspetto. Esse consentono l'uso del legno per la struttura portante di edifici residenziali, scolastici e per uffici con un massimo di sei piani.

Grazie ai notevoli progressi nella tecnologia di giunzione e incollaggio e all'efficienza dei processi, oggi è possibile realizzare prodotti in legno di alta qualità e costruire più rapidamente. Gli edifici in legno vengono costruiti con il metodo della costruzione a secco, ossia i singoli componenti vengono prefabbricati in officina e uniti in cantiere [2]. Di solito si tratta di legno tenero (abete rosso, abete rosso), facile da lavorare e da incollare. Tuttavia, il legno di conifera ha proprietà meccaniche inferiori rispetto al legno duro.

Sfruttare meglio il potenziale del legno duro

Da alcuni anni la percentuale di legno duro nelle foreste svizzere è in aumento, il che è auspicabile dal punto di vista ecologico. Di conseguenza, le scorte di legno duro sono aumentate del 10,4% nel terzo Inventario forestale nazionale dal 2004 al 2006, mentre le scorte di legno di conifere sono diminuite complessivamente del 2,4% [3]. Diversi parametri indicano che le scorte di legno duro aumenteranno ancora di più in futuro. A lungo termine, quindi, possiamo aspettarci un aumento significativo delle scorte di legno duro e una diminuzione di quelle di legno tenero. Il legno di latifoglie, in particolare il faggio, ha una densità maggiore rispetto al legno di conifere e possiede ottime proprietà meccaniche. Con il faggio abbiamo un materiale di alta qualità che rappresenta una vera alternativa ad altri materiali da costruzione. In Svizzera, tuttavia, la maggior parte del legno di latifoglie raccolto viene ancora utilizzato solo a fini energetici. Esiste quindi un notevole potenziale di nuovi prodotti in legno di latifoglie per aumentare il valore aggiunto della foresta svizzera e la competitività del legno.

Innovazioni nelle costruzioni in legno

La Casa delle Risorse Naturali rappresenta per noi un'opportunità unica per realizzare le nostre idee nel campo del legno duro e per dimostrare come sia possibile costruire in modo sostenibile con il legno come risorsa. Abbiamo sviluppato due tecnologie promettenti che stiamo utilizzando per la prima volta nella Casa delle Risorse Naturali: Una è una costruzione a telaio in legno duro i cui sponsor sono precompressi da cavi che attraversano il legno. Questa costruzione a telaio precompresso è particolarmente adatta per le costruzioni in legno a più piani. ? caratterizzata da un elevato grado di prefabbricazione e può essere montata in loco con un notevole risparmio di tempo. La seconda innovazione è un solaio ibrido legno-calcestruzzo con legno di faggio, altamente competitivo. Questi solai hanno senso sia dal punto di vista ecologico che strutturale, in quanto il legno sostituisce l'armatura e parte del calcestruzzo e il solaio ha anche eccellenti proprietà strutturali. Abbiamo progettato il soffitto ibrido con pannelli impiallacciati di faggio, che inizialmente fungono da cassaforma, poi da elemento portante in combinazione con il calcestruzzo e infine formano un accogliente intradosso del soffitto.

I sensori misurano i più piccoli cambiamenti

Nella Casa delle Risorse Naturali abbiamo progettato un sistema di monitoraggio di alta qualità con sensori, con i quali registriamo costantemente il comportamento dell'edificio durante l'uso. Questo ci permette di comprendere a fondo il comportamento portante e la deformazione della struttura in legno in scala 1:1 in condizioni e carichi reali. Questo ci permette di convalidare i modelli di calcolo numerici e analitici e di migliorare le tecnologie sviluppate. Poiché la Casa delle Risorse Naturali funge anche da edificio per uffici, oltre ai parametri fisicamente misurabili (come deformazioni, vibrazioni, sollecitazioni), riceviamo anche risultati di ricerca sotto forma di percezioni soggettive degli utenti (benessere, comfort, percezione di vibrazioni, oscillazioni, acustica e clima). Si tratta di un vero e proprio valore aggiunto che non esisterebbe con i puri test di laboratorio.

L'edificio si trova nelle immediate vicinanze degli edifici di insegnamento e ricerca del Dipartimento di ingegneria civile, ambientale e geomatica e di architettura. Ci aiuterà ad approfondire le tematiche attuali della costruzione e dell'edilizia sostenibile e a rendere i risultati direttamente visibili e "tangibili" per i visitatori e gli studenti durante l'insegnamento.