Edifici con struttura in legno: ingegneria, prestazioni e aumento delle costruzioni in legno alto

La costruzione con struttura in legno rimane il metodo di costruzione dominante per le strutture di bassa e media altezza in Nord America, Scandinavia, Giappone e Nuova Zelanda, e per una buona ragione. È più veloce da costruire rispetto al cemento o all’acciaio, richiede manodopera meno specializzata, funziona eccezionalmente bene nelle zone sismiche se adeguatamente progettato e comporta una delle impronte di carbonio incorporate più basse di qualsiasi sistema strutturale ampiamente utilizzato. Solo negli Stati Uniti, circa il 90% delle nuove case unifamiliari e una quota crescente di edifici multifamiliari di media altezza sono costruiti utilizzando strutture in legno. Questa cifra è rimasta notevolmente stabile per decenni, anche se i materiali concorrenti hanno fatto breccia in modo aggressivo nell’edilizia commerciale.

Come funzionano i sistemi strutturali con telaio in legno

Un edificio con struttura in legno trasferisce i carichi attraverso una rete di elementi in legno ravvicinati – montanti, travetti, travi e piastre – piuttosto che attraverso colonne e travi distinte. Questo approccio di "platform framing", diventato lo standard nordamericano a metà del XIX secolo, divide un edificio in piattaforme orizzontali (pavimenti) impilate l'una sull'altra, con le pareti di ciascun piano che sopportano il carico del piano sovrastante.

La logica strutturale è quella della ridondanza piuttosto che della forza dei singoli membri. Nessun singolo montante o travetto sostiene una quota dominante del carico: le forze sono condivise tra molti membri, quindi il cedimento di un elemento raramente compromette il sistema. Questa ridondanza è parte del motivo per cui le strutture con telaio in legno tendono a funzionare bene sotto i carichi dinamici distribuiti imposti dai terremoti e dal vento.

Inquadratura della piattaforma e inquadratura del palloncino

L'intelaiatura della piattaforma ha sostituito l'intelaiatura a palloncino come metodo di costruzione in legno dominante entro la metà del XX secolo. Nelle strutture a palloncino, comuni negli edifici del XIX secolo, i montanti correvano continuamente dalle fondamenta al tetto, creando cavità aperte che fungevano da camini verticali per il fuoco. La struttura della piattaforma interrompe queste cavità a ogni livello del piano, fornendo intrinsecamente un blocco del fuoco e semplificando la sequenza della costruzione. Quasi tutti moderni edifici con struttura in legno utilizzare il platform framing o una variante ibrida.

Pareti a taglio e resistenza ai carichi laterali

L'elemento strutturale più critico per le prestazioni di un edificio con struttura in legno sotto le forze laterali – vento e sisma – è la parete di taglio. Una parete di taglio è un pannello di parete incorniciato rivestito con pannelli strutturali (tipicamente pannelli di trefoli orientati o compensato) e collegato alla fondazione e ai diaframmi del pavimento tramite un sistema di fissaggi, bulloni di ancoraggio e cinghie. Quando una forza laterale spinge un edificio lateralmente, le pareti di taglio resistono alla scaffalatura agendo come una serie di travi profonde orientate verticalmente.

La corretta disposizione delle pareti di taglio è probabilmente la decisione strutturale più importante nella progettazione di strutture in legno. Le pareti di taglio devono essere distribuite simmetricamente in pianta per evitare la risposta torsionale e la loro capacità cumulativa deve essere adattata alla domanda sismica o eolica prevista nel sito. Nelle zone ad alto rischio sismico come la costa del Pacifico del Nord America o la Nuova Zelanda, è comune vedere edifici con struttura in legno con estesi dispositivi di fissaggio, sistemi di rinforzo e connettori progettati appositamente in ogni giunto critico.

Tipi di strutture in legno e loro applicazioni

La costruzione con struttura in legno non è un unico sistema ma una famiglia di approcci correlati, ciascuno adatto a diversi tipi di edifici, altezze dei piani e requisiti prestazionali. Comprendere le distinzioni aiuta a chiarire perché un sistema appropriato per una casa unifamiliare potrebbe non essere la scelta giusta per un edificio a uso misto di sei piani.

Cornice in legno chiaro (cornice a bastoncino)

La struttura in legno leggero utilizza legname dimensionale – tipicamente montanti 2×4 o 2×6 distanziati di 16 o 24 pollici al centro – ed è il sistema utilizzato nella stragrande maggioranza delle costruzioni residenziali in tutto il mondo. I suoi principali vantaggi sono il basso costo e la disponibilità universale dei materiali, l'ampia familiarità della forza lavoro edile e la velocità con cui è possibile racchiudere una struttura intelaiata. Una squadra esperta può assemblare una tipica casa a due piani in pochi giorni.

La struttura leggera è vincolata dalle proprietà dimensionali del legname segato massiccio. Il legno massiccio è soggetto a restringimento, deformazione e spaccatura e le sue proprietà strutturali variano in base all'orientamento delle venature, al contenuto di umidità e alla presenza di nodi. Queste limitazioni hanno guidato lo sviluppo di prodotti in legno ingegnerizzato, che hanno progressivamente sostituito gli elementi segati massicci nei sistemi di pavimentazione e nelle applicazioni a lunga campata.

Prodotti in legno ingegnerizzato in cornice

I prodotti in legno ingegnerizzato includono legname lamellare impiallacciato (LVL), travetti a I in legno, legname a scaglie parallele (PSL) e pannelli a scaglie orientate (OSB). Ciascuno ridistribuisce la variabilità naturale del legno attraverso un composito prodotto, producendo elementi con proprietà strutturali più prevedibili e coerenti rispetto al legno massiccio.

• LVL (legname lamellare impiallacciato): Impiallacciature incollate con fibratura parallela, producendo una trave o testata con elevata resistenza alla flessione e variabilità minima. Comunemente utilizzato per testate a campata lunga sopra porte di garage e aperture di finestre.
• Travetti a I in legno: Una rete OSB incollata tra le flange LVL, creando un travetto del pavimento leggero in grado di coprire 20-30 piedi con una deflessione minima. Hanno ampiamente sostituito i travetti per pavimenti segati massicci nell'edilizia residenziale.
• PSL (legname a filamenti paralleli): Lunghi fili di legno legati in parallelo, producendo travi ad altissima densità adatte per colonne e travi con carichi pesanti sia in applicazioni residenziali che commerciali leggere.
• OSB (pannelli a scaglie orientate): Il pannello di rivestimento cavallo di battaglia delle moderne strutture, che sostituisce il compensato nella maggior parte delle applicazioni su pareti e pavimenti grazie al suo costo inferiore e alla disponibilità costante.

Mass Timber: ridefinire ciò che il legno può costruire

Il legno massiccio rappresenta lo sviluppo più significativo nella costruzione in legno degli ultimi due decenni. A differenza dell’intelaiatura leggera – dove le prestazioni strutturali dipendono dall’assemblaggio di molti piccoli elementi – il legno massiccio utilizza pannelli e travi grandi, solidi o laminati come elementi strutturali primari. Il principale prodotto in legno di massa è il legno a strati incrociati (CLT), che consiste in strati di legname dimensionale incollati perpendicolarmente l'uno all'altro in orientamenti alternati, producendo un pannello che resiste alle forze in due direzioni e può funzionare come un pavimento, una parete o una lastra del tetto.

L'adozione del legno massiccio ha consentito agli edifici con struttura in legno di raggiungere altezze precedentemente limitate al cemento e all'acciaio. L'aggiornamento del 2021 del Codice edilizio internazionale ha introdotto nuove categorie di occupazione specifiche per gli edifici alti in legno, consentendo strutture in legno fino a 18 piani in determinate condizioni con un'adeguata protezione antincendio. Diversi edifici completati hanno dimostrato questo potenziale: una residenza studentesca di 18 piani a Vancouver e una torre residenziale di 25 piani a Milwaukee sono tra le strutture in legno massiccio più alte del mondo a metà degli anni ’20.

Confronto tra struttura in legno e altri sistemi strutturali

La scelta di un sistema strutturale comporta compromessi tra costi, pianificazione, disponibilità di manodopera, vincoli del sito e prestazioni a lungo termine. La tabella seguente fornisce un confronto diretto tra la struttura in legno e le due alternative più comuni – calcestruzzo gettato in opera e acciaio strutturale – nelle dimensioni più rilevanti per il proprietario o lo sviluppatore di un edificio.

Il vantaggio in termini di costi delle strutture in legno è più pronunciato nella fascia da 3 a 8 piani, il tipo di edificio sempre più denominato "di media altezza". Su questa scala, le esigenze strutturali non richiedono ancora i robusti sistemi laterali che fanno aumentare il costo del calcestruzzo e dell’acciaio, e il vantaggio in termini di velocità del legno rispetto al calcestruzzo (nessun tempo di polimerizzazione, recinzione più rapida) si traduce direttamente in risparmi di programma e costi di finanziamento ridotti durante la costruzione.

Comportamento al fuoco: separare i fatti dalle ipotesi

Il rischio di incendio è la preoccupazione più comunemente citata riguardo alle costruzioni con struttura in legno e merita un attento esame piuttosto che essere ignorato. La preoccupazione è legittima in alcuni contesti ed esagerata in altri, e la distinzione conta enormemente per la politica edilizia, la sottoscrizione assicurativa e le decisioni di progettazione.

La Finestra di Vulnerabilità: Incendi della Fase di Costruzione

Il periodo di maggior rischio di incendio in un edificio con struttura in legno è durante la costruzione, ovvero dopo il completamento della struttura ma prima dell'installazione dei sistemi di protezione antincendio (sprinkler, incapsulamento del cartongesso). Lo indicano i dati della Fire Administration statunitense gli incendi in fase di costruzione negli edifici con struttura in legno sono sproporzionatamente grandi rispetto agli incendi nelle strutture completate , con perdite che talvolta raggiungono decine di milioni di dollari in un singolo incidente. Diversi incendi di alto profilo avvenuti in grandi progetti multifamiliari di strutture in legno in costruzione nelle città degli Stati Uniti hanno rafforzato questa preoccupazione.

Le strategie di mitigazione del rischio per gli incendi in fase di costruzione sono ben comprese: sistemi temporanei di soppressione degli incendi durante la costruzione, rigorosi permessi per lavori a caldo, accesso controllato al sito e mantenimento di percorsi di accesso liberi per gli apparati antincendio. Queste misure aggiungono costi modesti ma riducono sostanzialmente l’esposizione al rischio.

Edifici completati: il ruolo del gesso e degli irrigatori

Una volta che un edificio con struttura in legno è completato e i suoi sistemi di protezione antincendio sono funzionanti, il suo profilo di prestazione antincendio cambia in modo significativo. Il cartongesso (muro a secco) è la principale protezione antincendio passiva nelle costruzioni leggere con struttura in legno: isola gli elementi dell'intelaiatura dal calore e ritarda l'accensione. Un singolo strato di gesso di tipo X da 5/8 pollici fornisce circa un'ora di resistenza al fuoco; i doppi strati possono raggiungere valutazioni fino a due ore.

I sistemi antincendio automatici sono la misura di soppressione attiva degli incendi più efficace disponibile. I regolamenti edilizi nella maggior parte delle giurisdizioni ora impongono l’uso di irrigatori nei nuovi edifici multifamiliari con struttura in legno di tre piani o più, e i dati supportano la loro efficacia: Secondo la National Fire Protection Association, gli sprinkler riducono il rischio di morte in caso di incendio di una struttura segnalato di circa l'81%. In un edificio con struttura in legno adeguatamente irrorato e chiuso in gesso, il profilo di rischio di incendio è paragonabile a quello di altri tipi di costruzione.

Comportamento controintuitivo del fuoco di Mass Timber

Il legno massiccio si comporta diversamente sotto il fuoco rispetto alle strutture in legno leggero. I grandi elementi in legno carbonizzano a una velocità prevedibile – circa 1,5 pollici all’ora – e questo strato carbonizzato agisce come un isolante, rallentando la combustione e preservando il nucleo strutturale. Questo comportamento "carbonizza e sopravvive" significa che una trave di legno con massa esposta conserva una significativa capacità di carico per molto tempo dopo che l'acciaio si è ammorbidito e il calcestruzzo si è scheggiato. Gli ingegneri possono progettare per questo aggiungendo quote sacrificali di carbone al dimensionamento degli elementi, una tecnica ben consolidata nella progettazione di legname pesante.

Questa proprietà ha portato diverse giurisdizioni a consentire soffitti e travi in ​​CLT a vista negli spazi finiti: un vantaggio estetico significativo rispetto al cemento e all’acciaio, che in genere richiedono l’incapsulamento per scopi di protezione antincendio.

Gestione dell'umidità: la sfida più importante a lungo termine

Se il fuoco è il rischio più discusso nelle costruzioni con struttura in legno, l’umidità è probabilmente il rischio più importante per le prestazioni dell’edificio a lungo termine. Il legno è igroscopico: assorbe e rilascia umidità in risposta ai cambiamenti dell’umidità ambientale. Quando il contenuto di umidità nelle strutture in legno supera circa il 19%, le condizioni diventano favorevoli alla crescita delle muffe; sopra il 28-30%, i funghi che provocano la decomposizione del legno possono stabilirsi e iniziare il degrado strutturale.

L'umidità entra nell'involucro dell'edificio attraverso diversi percorsi: infiltrazione di acqua (pioggia, scioglimento della neve), diffusione del vapore attraverso l'involucro dell'edificio, condensa all'interno dei gruppi di pareti e tetto e umidità della costruzione nella struttura che non si è asciugata fino all'equilibrio prima dell'involucro. Ogni percorso richiede una risposta progettuale specifica.

Progettare muri che si asciugano

Il principio fondamentale della progettazione di strutture in legno resistenti all’umidità è quello di costruire assemblaggi che possano asciugarsi almeno su un lato se si bagnano. Un insieme di pareti che intrappola l'umidità tra strati impermeabili, ad esempio una barriera al vapore all'interno e una schiuma rigida impermeabile all'esterno, può trattenere l'umidità derivante dalla costruzione o da infiltrazioni accidentali senza potenziale di essiccazione, portando a marciume e muffe nascoste.

L'approccio corretto dipende dal clima. Nei climi freddi (prevalentemente riscaldati), la maggior parte dell'isolamento deve essere posizionata all'esterno dell'intelaiatura strutturale per mantenere la guaina calda e al di sopra del punto di rugiada. Nei climi caldo-umidi (prevalentemente freddi), i ritardanti di vapore sulla faccia interna delle pareti riducono la spinta del vapore verso l'interno durante la stagione di raffreddamento. I climi misti richiedono gruppi in grado di gestirli entrambi. Organizzazioni di scienze dell'edilizia come la Building Science Corporation hanno pubblicato ampie linee guida sulle strategie di assemblaggio delle pareti specifiche per il clima.

Rivestimento antipioggia come strategia di asciugatura

Un sistema di facciata antipioggia interpone un'intercapedine d'aria ventilata tra il rivestimento e la barriera resistente all'acqua (WRB) retrostante. Questo spazio ha due funzioni: consente all'acqua che penetra nel rivestimento di defluire prima di raggiungere il WRB e consente al flusso d'aria di asciugare l'umidità accumulata sul retro del rivestimento o sulla parte anteriore del WRB. I sistemi di protezione antipioggia sono diventati l’approccio di rivestimento preferito nei climi ad alta piovosità come il Pacifico nord-occidentale, la Columbia Britannica e l’Europa costiera, dove i carichi di pioggia battente sugli involucri degli edifici sono gravi.

Non è necessario che il traferro d'aria in un sistema di protezione antipioggia sia grande: anche una cavità da 3/8 di pollice (10 mm) fornisce una significativa capacità di drenaggio e asciugatura. Per gli edifici più alti in cui l'effetto camino può guidare un flusso d'aria significativo attraverso la cavità, potrebbe essere necessario progettare più attentamente lo spazio per evitare la propagazione del fuoco, un dettaglio che ha ricevuto maggiore attenzione nei codici che regolano le costruzioni di media altezza con struttura in legno.

Prestazione sismica degli edifici con struttura in legno

Gli edifici con struttura in legno hanno una forte storia di eventi sismici, principalmente a causa di due proprietà intrinseche: bassa massa e duttilità strutturale. Un edificio più leggero genera forze inerziali minori durante lo scuotimento del terreno, riducendo la domanda sul sistema di resistenza alla forza laterale. E le connessioni in legno – chiodi, bulloni e connettori metallici – possono deformarsi plasticamente senza fratturarsi, assorbendo l’energia del terremoto attraverso uno snervamento controllato anziché un cedimento fragile.

Il terremoto di Northridge del 1994, nel sud della California, è l’evento sismico più ampiamente studiato per quanto riguarda le prestazioni delle strutture in legno. Mentre molte strutture con struttura in legno hanno subito danni, relativamente poche sono crollate, e i danni si sono concentrati in specifiche tipologie di edifici con vulnerabilità note – in particolare condomini a piani bassi con parcheggio aperto al piano terra ed edifici con collegamenti inadeguati tra i diaframmi dei solai e le pareti di taglio.

Vulnerabilità delle storie soft e programmi di retrofit

La condizione di "piano morbido" - un piano dell'edificio con rigidità laterale significativamente inferiore rispetto ai piani superiori, in genere perché il piano terra è aperto per parcheggi o negozi - è una vulnerabilità ben documentata nei vecchi edifici multifamiliari con struttura in legno. Quando sottoposti a carico sismico, questi edifici concentrano la deformazione nel piano debole, portando talvolta al collasso del livello del suolo con i piani superiori che scendono quasi intatti.

Città tra cui Los Angeles e San Francisco hanno emanato ordinanze obbligatorie per l'ammodernamento delle storie morbide , richiedendo ai proprietari di condomini con struttura in legno pre-1978 con condizioni di piano morbido di rafforzare i loro sistemi laterali al piano terra. La sola Los Angeles ha identificato oltre 13.500 edifici che necessitano di ammodernamento nell'ambito del suo programma. Il tipico retrofit aggiunge telai momento in acciaio o pannelli di taglio al livello del suolo, spesso senza spostare gli inquilini esistenti: un risultato logistico che è diventato una pratica specializzata all'interno della comunità dell'ingegneria strutturale.

Requisiti di dettaglio sismico moderno

Le normative edilizie contemporanee nelle regioni ad alto sisma richiedono che gli edifici con struttura in legno soddisfino requisiti prescrittivi o ingegneristici dettagliati relativi a lunghezza delle pareti di taglio, proporzioni, hardware di fissaggio, chiodatura del diaframma e continuità del percorso del carico dal tetto alle fondamenta. Questi requisiti sono stati progressivamente inaspriti a seguito di ogni grande evento sismico e le nuove costruzioni progettate secondo le normative attuali nelle regioni sismicamente attive hanno generalmente ottenuto buoni risultati nei recenti terremoti in Nord America, Nuova Zelanda e Giappone.

Prestazioni energetiche e considerazioni termiche

Il legno ha una conduttività termica significativamente inferiore rispetto al cemento o all'acciaio: circa 0,12 W/m·K per il legno secco, rispetto a 1,7 W/m·K per il calcestruzzo e 50 W/m·K per l'acciaio. Ciò significa che la stessa struttura in legno contribuisce meno ai ponti termici rispetto ai materiali strutturali concorrenti. Tuttavia, la prestazione energetica di una parete con struttura in legno è determinata principalmente dalla strategia di isolamento, non dal materiale della struttura.

Ponti termici attraverso l'inquadratura

In una parete con montanti standard 2×6 isolata con fibra di vetro, gli stessi elementi del telaio – montanti, piastre e testate – occupano circa il 20-25% dell’area della parete e hanno una resistenza termica notevolmente inferiore rispetto alle cavità isolate. Questa "frazione di intelaiatura" riduce il valore R effettivo dell'intera parete significativamente al di sotto del valore R nominale della cavità. Per una parete con rating nominale R-21 nella cavità, il valore R effettivo dell'intera parete con struttura tipica è più vicino a R-14 a R-16.

La soluzione più efficace è l’isolamento continuo: uno strato di schiuma rigida o lana minerale applicato sulla faccia esterna della guaina, che copre gli elementi del telaio e rompe il ponte termico. L'aggiunta di 2 pollici di isolamento rigido continuo a una parete con montanti 2×6 può migliorare il valore R effettivo dell'intera parete del 30-40% migliorando allo stesso tempo la gestione dell'umidità mantenendo la guaina più calda. Questo approccio è ora standard nelle costruzioni con struttura in legno ad alte prestazioni e sempre più richiesto dalle norme energetiche nei climi freddi.

Tecniche avanzate di inquadratura

L'intelaiatura avanzata (chiamata anche ingegneria del valore ottimale o OVE) riduce la quantità di legno in un gruppo di pareti, riducendo contemporaneamente i ponti termici e il costo dei materiali, aumentando al contempo la percentuale di parete che può essere riempita con isolamento. Le principali tecniche di framing avanzate includono:

• Distanza tra i perni di 24 pollici al centro anziché 16 pollici, riducendo la frazione di inquadratura dal 25% al 18% circa
• Utilizzo di piastre superiori singole anziché doppie, allineate con l'intelaiatura del pavimento sovrastante per mantenere il percorso del carico continuo
• Eliminazione dei montanti e degli intralci non necessari nelle aperture di finestre e porte grazie al dimensionamento progettato della testata
• Utilizzo di angoli a due montanti con bloccaggio anziché tradizionali angoli a tre o quattro montanti, migliorando l'accesso all'isolamento nelle giunzioni angolari

Gli studi hanno scoperto che l'intelaiatura avanzata può ridurre il materiale dell'intelaiatura del 15-20% e migliorare le prestazioni termiche delle pareti del 10-15%, senza alcuna riduzione significativa delle prestazioni strutturali se adeguatamente progettate.

Edifici con struttura in legno e carbonio incorporato

Mentre il settore edile è alle prese con il suo contributo alle emissioni globali di carbonio – l’ambiente edificato rappresenta circa il 40% del consumo energetico globale e l’11% delle emissioni di CO₂ legate all’energia provenienti da materiali e costruzioni – gli edifici con struttura in legno hanno attirato rinnovata attenzione per il loro profilo di carbonio.

Il legno è unico tra i materiali strutturali in quanto immagazzina carbonio anziché emetterlo durante la produzione. Gli alberi sequestrano la CO₂ atmosferica man mano che crescono e il carbonio rimane bloccato nel legno per tutto il tempo in cui l'edificio resta in piedi. Gli studi che confrontano il carbonio del ciclo di vita dei sistemi strutturali rilevano costantemente che gli edifici con struttura in legno e in legno massiccio hanno carbonio incorporato sostanzialmente inferiore rispetto a strutture equivalenti in cemento o acciaio.

Lo ha scoperto una valutazione del ciclo di vita che ha confrontato un edificio con struttura in legno a sei piani con un edificio in cemento strutturalmente equivalente l’edificio in legno ha immagazzinato circa 180 kg di CO₂ equivalente per metro quadrato di superficie, mentre l’edificio in cemento ha emesso circa 280 kg di CO₂ equivalente per metro quadrato — una differenza di quasi 460 kg di CO₂e/m² tenendo conto sia del carbonio immagazzinato che delle emissioni evitate. Su larga scala, ciò rappresenta un sostanziale vantaggio climatico.

L’avvertenza di questa analisi è l’importanza dell’approvvigionamento. Il beneficio in termini di carbonio delle costruzioni in legno dipende dal legname raccolto da foreste gestite in modo sostenibile, dove gli alberi tagliati vengono sostituiti da alberi in crescita che continuano a sequestrare carbonio. Schemi di certificazione come il Forest Stewardship Council (FSC) e la Sustainable Forestry Initiative (SFI) forniscono la verifica di terze parti dell’approvvigionamento sostenibile, e i prescrittori richiedono sempre più la certificazione per il legname strutturale nei progetti di costruzione a basse emissioni di carbonio.

Sfide e soluzioni relative alle prestazioni acustiche

Le prestazioni acustiche sono un'area in cui le costruzioni leggere con struttura in legno devono affrontare sfide reali rispetto al calcestruzzo. La massa è il fattore determinante principale della perdita di trasmissione del suono aereo: i gruppi più pesanti trasmettono meno suono. Una lastra di cemento da 6 pollici ha una massa molto maggiore di un pavimento in legno, il che le conferisce vantaggi acustici intrinseci sia per il suono aereo (parlato, musica) che per il suono da impatto (calpestio).

Negli edifici multifamiliari con struttura in legno, una separazione acustica inadeguata tra le unità è una delle lamentele più frequenti da parte dei residenti e una delle principali cause di richieste di garanzia. Soddisfare i requisiti minimi delle norme (tipicamente una valutazione STC di 50 e una valutazione IIC di 50 per gli assemblaggi pavimento-soffitto) è ottenibile con la costruzione standard con struttura in legno, ma fornire i livelli di prestazioni che gli occupanti trovano effettivamente soddisfacenti richiede una progettazione più ponderata.

Strategie per migliorare le prestazioni acustiche

I miglioramenti acustici più efficaci negli assemblaggi di solai con struttura in legno combinano diverse misure complementari:

• Canali o clip resilienti tra il pavimento strutturale e il soffitto sottostante, disaccoppiando il soffitto dalla struttura e riducendo la trasmissione laterale del rumore da impatto
• Isolamento acustico nelle cavità del pavimento — la lana minerale anziché la fibra di vetro fornisce un migliore assorbimento delle medie frequenze
• Rivestimento in calcestruzzo di gesso (tipicamente 1,5 pollici di spessore) versato sul sottopavimento strutturale, aggiungendo massa e disaccoppiando il pavimento di finitura dalla struttura
• Sottofondo resiliente sotto le finiture del pavimento duro, assorbendo l'energia dell'impatto prima che possa eccitare la struttura
• Soffitti in cartongesso a doppio strato , aumentando la massa e migliorando l'attenuazione del rumore aereo

Gli assemblaggi che incorporano queste misure possono raggiungere le valutazioni STC e IIC a metà degli anni '60 - livelli di prestazione che la maggior parte dei residenti trova veramente confortevoli - anche se a un costo aggiuntivo rispetto agli assemblaggi con codice minimo. L’investimento è sempre più considerato essenziale per progetti multifamiliari di lusso e a prezzi di mercato in cui i reclami acustici possono influenzare direttamente i tassi di locazione e la reputazione dell’edificio.

L’ascesa della prefabbricazione nelle costruzioni con struttura in legno

I costi del lavoro e la disponibilità della forza lavoro rappresentano sfide acute in tutto il settore edile e le costruzioni con struttura in legno hanno risposto più rapidamente rispetto alla maggior parte dei sistemi strutturali attraverso l’adozione della prefabbricazione. I componenti strutturali fabbricati in un ambiente di fabbrica controllato (pannelli a parete, cassette a pavimento, capriate del tetto) arrivano al cantiere pronti per l'installazione, comprimendo la manodopera sul campo e abbreviando drasticamente i tempi.

I sistemi di capriate del tetto sono stati il ​​primo grande elemento prefabbricato a sostituire su larga scala la costruzione a telaio. Oggi, le capriate del tetto fabbricate in fabbrica vengono utilizzate nella stragrande maggioranza delle nuove costruzioni residenziali, offrendo flessibilità di progettazione, installazione più rapida e la capacità di coprire grandi distanze senza pareti portanti interne. La stessa logica si è estesa ai pannelli a parete e alle cassette a pavimento, che sono sempre più preassemblati fuori sede con guaine, finestre e talvolta isolamento e rivestimento già installati.

La prefabbricazione avanzata di edifici in legno massiccio – con pannelli CLT tagliati da macchinari controllati da computer con tolleranze millimetriche – ha prodotto alcuni dei tempi di costruzione più rapidi registrati per edifici di media altezza. Diversi progetti completati in legno massiccio riportano tempistiche di costruzione strutturale di un piano a settimana o più velocemente, con squadre più piccole di quelle necessarie per una costruzione equivalente in cemento. La precisione del legno massiccio tagliato a CNC riduce inoltre gli scarti in loco e semplifica il controllo di qualità.

Evoluzione del codice edilizio e edifici alti in legno

I regolamenti edilizi sono stati storicamente uno dei vincoli più significativi sulle costruzioni con struttura in legno, limitando la maggior parte delle giurisdizioni a cinque o sei piani di legno sopra un podio di cemento. Questi limiti riflettevano reali preoccupazioni strutturali e antincendio riguardo alla tecnologia e alle pratiche di costruzione disponibili quando furono stabilite le restrizioni, spesso all’indomani dei devastanti incendi urbani nel 19° secolo.

Il Codice edilizio internazionale del 2021 ha introdotto tre nuovi tipi di costruzione specifici per edifici in legno di alta massa – Tipi IV-A, IV-B e IV-C – consentendo strutture in legno fino a 18 piani a seconda dell’occupazione e delle misure di protezione antincendio. Queste nuove categorie richiedono vari gradi di incapsulamento (pannello di cartongesso che ricopre la massa di legno a vista), sistemi di irrigazione automatici e sistemi di allarme antincendio potenziati. Rappresentano l'espansione più significativa dell'altezza consentita per le costruzioni in legno nella storia dei codici moderni.

Simili modifiche al codice stanno procedendo in Canada, Australia e in diversi paesi europei. La Columbia Britannica ha aggiornato il proprio codice edilizio per consentire edifici in legno massiccio di 12 piani nel 2020, e il programma europeo Tall Wood Building ha prodotto una serie di progetti dimostrativi in ​​Austria, Norvegia e Regno Unito che hanno informato lo sviluppo del codice in corso in tutto il continente.

La traiettoria è chiara: gli edifici con struttura in legno si stanno spostando verso tipologie edilizie e intervalli di altezza che sarebbero stati inconcepibili due decenni fa, supportato dalla ricerca ingegneristica, da dati migliori sui test antincendio e da un ambiente politico sempre più ricettivo ai vantaggi dello stoccaggio del carbonio del legno.

Riferimenti

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