La ricerca di soluzioni che permettessero di sviluppare gli edifici in altezza ha portato la carpenteria in legno a risultati considerevoli, di provata efficacia e durabilità (Figura 1), che oggi sono un riferimento importante anche per una progettazione innovativa, a fronte degli attuali requisiti di sicurezza e comfort. Sia in Europa che in Italia i primi casi di edifici residenziali pluriplano in legno, di concezione moderna (leggeri, snelli, con molte aperture ecc.), suscitano nuove domande e creano nuove opportunità.
La normativa applicabile
Negli Eurocodici non esiste alcuna limitazione in altezza per le costruzioni in legno. Anche le "Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni" (D.M. Infrastrutture 14/01/2008), riferendosi a criteri prestazionali, prevedono una sostanziale "par condicio" per le strutture di legno rispetto a quelle realizzate con altri materiali e risultano applicabili senza particolari prescrizioni anche ad edifici pluriplano. Già la OPCM 3274/2003 nella Tabella 4.2 indicava "nessuna limitazione" per l'altezza degli edifici in legno in zona sismica 4 e fissava delle altezze massime per le altre zone, disponendo però qualche riga dopo che "I limiti indicati nella Tabella 4.2 non si riferiscono a strutture realizzate in legno lamellare (con fondazioni in calcestruzzo e collegamenti in acciaio), per le quali non è prevista alcuna limitazione in altezza". In sostanza, dalla normativa più recente e aggiornata non emerge alcuna specifica prescrizione in merito agli edifici in legno realizzati con le tecnologie correnti. Invece nell'art. 52 del DPR 380/2001, che ricalca l'art. 1 della L. 64/1974 e non è stato abrogato o aggiornato in funzione del contenuto delle successive norme tecniche, si legge che "Qualora vengano usati sistemi costruttivi diversi da quelli in muratura o con ossatura portante in cemento armato normale e precompresso, acciaio o sistemi combinati dei predetti materiali, per edifici con quattro o più piani entro e fuori terra, l'idoneità di tali sistemi deve essere comprovata da una dichiarazione rilasciata dal presidente del Consiglio superiore dei lavori pubblici su conforme parere dello stesso Consiglio". Applicando alla lettera tale disposizione, anche per gli edifici in legno realizzati nell'ambito del Progetto C.A.S.E. a L'Aquila si sarebbe dovuta richiedere l'idoneità dei sistemi costruttivi adottati.
Lo stato dell'arte in Italia
Il Progetto C.A.S.E. a ha rappresentato un punto di svolta nell'edilizia residenziale Italiana: nel contesto di un bando con forte connotazione prestazionale, tra le 16 tipologie selezionate 8 sono relative ad edifici con strutture interamente in legno (Figura 2). Complessivamente, la metà dell'intervento è stata realizzata con strutture di legno: 92 palazzine (1.990 alloggi) corrispondenti ad una capacità insediativa di 7.400 persone. Il Direttore dell'Ufficio "Valutazione, prevenzione e mitigazione del rischio sismico" del Dipartimento della Protezione Civile, Prof. Ing. Mauro Dolce, ha confermato che i risultati conseguiti in termini prestazionali, qualitativi e logistici, per gli 8 progetti realizzati con strutture di legno "possono essere considerati sicuramente positivi". Le sue valutazioni sono basate sui resoconti della Direzione dei Lavori, sui dati delle prove effettuate dalla Commissione di Collaudo e, non meno importante, sui riscontri da parte degli assegnatari degli alloggi. Gli edifici del Progetto C.A.S.E. rappresentano bene quindi lo stato dell'arte dell'edilizia pluriplano in legno in Italia: sistemi costruttivi semplici e affidabili, che hanno bisogno solo di una corretta progettazione e posa, come per quelli basati su ogni altro materiale da costruzione tradizionale (come il legno indubbiamente è). Sulla base anche degli ottimi risultati delle ricerche del CNR/IVALSA sulle prestazioni sismiche delle strutture in legno pluriplano, stanno avviandosi anche in Italia varie iniziative concrete. Tra quelle in cui siamo coinvolti come strutturisti meritano una segnalazione, per la novità e la rilevanza tecnica delle soluzioni adottate, quelle di Casa Spa a Firenze (6 piani), di Cogefrin a Bologna (fino a 8 piani) e di Polaris a Milano (8 piani) nelle quali le strutture, ad oggi sviluppate a livello definitivo, saranno completamente in legno (compresi i vani per scale e ascensori) anche perché il rapporto costi/prestazioni si è rivelato favorevole rispetto alle altre tecnologie costruttive considerate. Inoltre, è nota una iniziativa relativa ad una "torre in legno a 15 piani" che secondo la descrizione diffusa dai progettisti sarà realizzata mediante "una base tradizionale in calcestruzzo di 3 piani con un cavedio centrale con struttura metallica e potendo utilizzare tramezzi in legno".
Lo stato dell'arte in Europa
In seguito a varie esperienze con edifici a 4 e 5 piani di concezione moderna (leggeri, snelli, con molte aperture ecc.), all'esito positivo di vari programmi di ricerca finalizzati a sviluppare specifiche soluzioni alle problematiche di robustezza, fuoco, durabilità, giunzioni, acustica [6-7] in vari paesi Europei sono stati avviati concreti progetti di edilizia in legno pluriplano. Tra le esperienze più rilevanti vanno menzionati gli edifici realizzati in Inghilterra e Svezia. Tra quelle in corso di progettazione le più importanti sono certamente la torre a 20 piani progettata in Norvegia e quella a 30 piani progettata in Austria. In entrambi i casi, è previsto un nucleo centrale in calcestruzzo. Rimanendo nell'ambito degli edifici già realizzati, si descrivono brevemente quelli in UK e S. Per gli appartamenti di Murray Grove a Londra (Figura 3), 9 piani di cui il primo in calcestruzzo, costruiti nel 2008 con il metodo degli elementi grezzi planari in compensato di tavole, la scelta della semplicità ha dato ottimi risultati: montaggio delle strutture grezze in 9 settimane e costi finali competitivi rispetto alle tecnologie concorrenti. L'edificio è regolare in pianta e in altezza, i vani scale e ascensore sono in legno, la facciata è ventilata in fibrocemento. Nel 2009, sulla base di significative esperienze precedenti, è stato completato a Växjö il complesso residenziale Limnologen, costituito da 4 torri a 8 piani per un totale di 134 appartamenti. La prefabbricazione in questo caso è stata più spinta, prevalentemente del tipo a elementi planari in cui sono assemblati in officina una significativa parte di impianti, coibentazioni e finiture (Figura 4). Anche i vani scale sono realizzati in legno e la maggiore libertà compositiva, necessaria per combinare 5 diverse tipologie di appartamento (da 37 a 114 mq, di cui un tipo su 2 livelli), ha suggerito l'uso di un sistema costruttivo elaborato: setti portanti verticali e orizzontali in compensato di tavole incollate, rinforzati da travi e pilastri in alcune parti della struttura, con 48 tiranti in acciaio nelle pareti interne per trasferire alla fondazione parte delle azioni verticali dovute al vento. Quest'ultimo accorgimento, che consente di limitare sensibilmente gli ancoraggi di tipo tradizionale tra le pareti, si combina con la scelta di eseguire anche il piano terra in calcestruzzo per aumentare il peso della parte inferiore dell'edificio. Grazie alla collaborazione con la locale università sono state effettuate varie sperimentazioni, sia in fase di progetto che di cantiere. Tra le più significative a livello prestazionale e logistico si possono ricordare: il contenimento delle vibrazioni dei solai e dei ponti acustici tra appartamenti; la riduzione delle deformazioni verticali dovute al ritiro dimensionale del legno e alle sollecitazioni agenti sui componenti strutturali; l'uso di una copertura dotata di carroponte interno per tutta la durata del cantiere.
Nuove domande, nuove opportunità
Le strutture di legno correttamente progettate e realizzate sono in grado di rispondere positivamente alle prestazioni richieste da un edificio pluripiano, grazie al buon rapporto peso/prestazioni (masse limitate ma resistenza e duttilità elevate), ad un comportamento al fuoco affidabile (combustione lenta, assenza di fumi tossici) ed alla favorevole combinazione di caratteristiche termoigrometriche (bassa trasmittanza, elevata inerzia ed ottima traspirabilità). Inoltre la facilità di lavorazione consente di ottimizzare, grazie ad un'idonea prefabbricazione, gli aspetti logistici e il costo di costruzione. Tutte caratteristiche che agevolano il progettista nella ricerca di soluzioni efficienti, possibilmente in grado di sfruttare le potenzialità di elevata prefabbricazione che il legno offre. Ad esempio, nel caso delle residenze costruite in varie località svedesi dalla ditta Lindbäcks (Figura 5), il ricorso ad elementi prefiniti tridimensionali consente di limitare decisamente gli inconvenienti climatici, raggiungere un'ottima qualità con tempi di cantiere ridottissimi e, pur comportando una standardizzazione delle dimensioni modulari, nulla toglie alle prestazioni e alla qualità dei dettagli costruttivi di edifici residenziali che, da alcuni anni, vengono realizzati fino a 6 piani di altezza, con strutture completamente in legno. In Svizzera, Austria e Germania invece è già d'uso corrente, per edifici a 5 o 6 piani, il ricorso a nuclei centrali in calcestruzzo per scale e ascensori: si crea così una struttura rigida, con elevate capacità di smorzamento, utile per la protezione al fuoco richiesta dai regolamenti locali. Le differenti maniere di trattare i requisiti di protezione al fuoco e il comfort acustico appaiono le principali fonti di variazione nell'approccio progettuale tra i vari paesi. Anche le problematiche relative al comportamento rispetto al vento sono diretta conseguenza delle scelte progettuali: le verifiche di deformabilità e di abitabilità sono generalmente eseguite per edifici alti e snelli per i quali risulta critico il valore dell'accelerazione di piano. Infatti il fisico umano non manifesta generalmente difficoltà a sopportare elevati spostamenti; è invece molto sensibile all'accelerazione alla quale è sottoposto, dando luogo a reazioni che spaziano dalla non percezione all'intollerabilità. La valutazione dell'accelerazione indotta dal vento ai piani alti degli edifici è quindi un presupposto essenziale per verificarne la corretta abitabilità. Nel caso di strutture con un basso valore di massa distribuita (nei nostri progetti pari a circa 150-170 daN/mc) e con periodi propri relativamente elevati in relazione all'altezza raggiunta, si è ritenuto doveroso eseguire una verifica secondo quanto indicato nelle Istruzioni CNR-DT 207 ed in particolare facendo riferimento alle appendici L, M e N. Il problema principale consiste nella scelta corretta dei parametri dinamici della struttura, visto che in letteratura sono praticamente assenti dati relativi a edifici in legno i quali si avvicinano, come rigidezza, alle strutture in acciaio. Dalle indagini e dalle ricerche svolte siamo arrivati alla conclusione che in generale, per le condizioni di basse sollecitazioni come sono quelle relative alle verifiche di abitabilità che si eseguono su periodi di ritorno brevi (TR = 1 anno), lo smorzamento strutturale attribuibile alle strutture in legno è più vicino ai valori del c.a. che dell'acciaio. Per gli edifici realizzati in UK e S non sono stati segnalati disturbi agli occupanti. In ambito sismico, gli aspetti volti a garantire la "gerarchia delle resistenze" e quindi lo sviluppo del comportamento plastico nei giunti, per evitare rotture fragili negli elementi strutturali, viene perseguito avendo cura di rendere gli elementi di legno più resistenti dei giunti (l'opposto del criterio seguito nella progettazione delle strutture in acciaio con collegamenti saldati). Gli elementi che devono dissipare energia e plasticizzarsi sono le connessioni verticali fra pannelli-parete, le connessioni a taglio alla base delle pareti e le connessioni a sollevamento (hold-down) poste all'inizio ed alla fine di ciascuna parete ed in corrispondenza delle aperture. Attraverso un fattore di struttura "q" che differisce in base alle capacità dissipative attese, si consente al progettista di dosare la sollecitazione sismica da attribuire alla struttura. Per la scelta di tale fattore, la Tabella 7.7.I delle NTC non è purtroppo né chiara né completa, in particolare per quanto riguarda le tipologie di pareti portanti e la definizione di "diaframmi", che nelle NTC è sinonimo di "solai" mentre l'Eurocodice 5 distingue tra "tetti e solai a diaframma" e "pareti a diaframma". Per quanto non esplicitato nelle NTC si può fare riferimento all'Eurocodice 5 e all'Eurocodice 8, che comunque richiedono una revisione rispetto allo stato dell'arte del settore. Lo strumento normativo più flessibile, che dovrebbe essere aggiornato anche con frequenza annuale in funzione delle evidenze sperimentali che stanno rendendosi disponibili, è costituito dalle Istruzioni CNR-DT 206. Il ricorso a strutture di legno per edifici pluriplano sta quindi entrando in una fase di sensibile espansione, su richiesta dei committenti (privati, immobiliaristi e imprese edili) e grazie alla sensibilità dei progettisti. L'iniziativa più forte viene in questo momento da Milano, in funzione del fabbisogno abitativo (si parla di 50.000 alloggi in 5 anni, vista dell'Expo 2015) e dell'attitudine a innovare tipica di questa città: con il "Bando Europeo per la formazione di un Repertorio di Progetti per Edifici Residenziali a basso costo" il Comune di Milano, Assimpredil Ance, l'Ordine degli Architetti della Provincia di Milano, IN/ARCH Sezione Lombarda e FederlegnoArredo intendono promuovere la qualità architettonica, la ricerca e l'innovazione nel settore dell'edilizia residenziale, attraverso esempi concreti di edifici residenziali ad alta qualità realizzabili a costo contenuto. Il risultato del bando sarà un repertorio di progetti che verrà messo a disposizione, nei punti essenziali, di tutte le Amministrazioni locali e di tutti gli operatori economici che vorranno realizzare alloggi di questo tipo. Il bando prevede due tipologie di edificio: stecca a 5 piani e torre a 12 piani. Il ruolo delle strutture di legno appare già quello di un protagonista.
Il quadro normativo Europeo e lo sviluppo tecnologico del settore consentono tecnicamente la costruzione di edifici pluriplano in legno, con tipologie strutturali e sistemi costruttivi a scelta del progettista, anche se per l'Italia è urgente l'aggiornamento del DPR 380/2001 e auspicabile la revisione annuale delle Istruzioni CNR-DT 206 e 207, in attesa dell'adozione degli Eurocodici. Le problematiche di calcolo ed esecuzione sono gestibili e possono portare a risultati pienamente affidabili anche perché le migliori aziende del settore, forti di un'organizzazione altamente professionale, di un'impiantistica moderna ed efficiente e, soprattutto, di una valida tradizione di carpenteria, sono in grado di lavorare a regola d'arte. Ovviamente, qualità ed economicità del risultato non si improvvisano e sono direttamente proporzionali all'attenzione dei committenti verso la professionalità dei loro progettisti e fornitori.
