costruzioni lignee: il “balloon frame” e il “platform” · costruzioni lignee: il “balloon...

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952 | Consulente immobiliare 838-2009 PROGETTAZIONE articolo La tecnologia lignea fin dall’800 ha avuto un particolare sviluppo in America, e in parti- colare negli USA, grazie alle grandi risorse forestali che caratterizzavano e caratteriz- zano ancora oggi questa grande nazione. I numerosi gruppi di coloni giunti nel nuovo continente continuarono a costruire edifici secondo gli stili europei, prodigandosi in una architettura lignea che venne invece successivamente abbandonata in Europa, a eccezione delle regioni scandinave. Verso la fine del XVIII sec. e durante il perio- do georgiano gli architetti e i carpentieri americani raggiunsero notevoli livelli di di- segno ed esecuzione. Questi edifici con struttura lignea erano rivestiti all’esterno da tavole disposte su una intelaiatura. Le tavo- le di quercia e di cedro venivano ricavate con spacco radiale dal tronco e avevano una for- ma della sezione a cuneo; il pino veniva in- vece segato. Esse venivano inchiodate o fis- sate con spinotti di legno all’intelaiatura con il bordo più spesso in vista. Verso la metà del XX secolo, quando in Eu- ropa imperversava il revival e il recupero de- gli stili classici, in America furono riprese al- cune tecniche antiche. Architetti come Le tecnologie costruttive lignee (balloon frame e platform): tecniche di prefabbricazione e vantaggi del procedimento costruttivo a struttura lignea. Costruzioni lignee: il “balloon frame” e il “platform” Oliviero Tronconi Politecnico di Milano – Dipartimento BEST FIGURA 1 Costruzione con legname (tessitura primaria e secondaria della struttura).

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PROGETTAZIONEarticolo

La tecnologia lignea fin dall’800 ha avuto unparticolare sviluppo in America, e in parti-colare negli USA, grazie alle grandi risorseforestali che caratterizzavano e caratteriz-zano ancora oggi questa grande nazione.I numerosi gruppi di coloni giunti nel nuovocontinente continuarono a costruire edificisecondo gli stili europei, prodigandosi in

una architettura lignea che venne invecesuccessivamente abbandonata in Europa, aeccezione delle regioni scandinave.Verso la fine del XVIII sec. e durante il perio-do georgiano gli architetti e i carpentieriamericani raggiunsero notevoli livelli di di-segno ed esecuzione. Questi edifici construttura lignea erano rivestiti all’esterno datavole disposte su una intelaiatura. Le tavo-le di quercia e di cedro venivano ricavate conspacco radiale dal tronco e avevano una for-ma della sezione a cuneo; il pino veniva in-vece segato. Esse venivano inchiodate o fis-sate con spinotti di legno all’intelaiatura conil bordo più spesso in vista.Verso la metà del XX secolo, quando in Eu-ropa imperversava il revival e il recupero de-gli stili classici, in America furono riprese al-cune tecniche antiche. Architetti come

Le tecnologie costruttive lignee(balloon frame e platform):tecniche di prefabbricazione evantaggi del procedimentocostruttivo a struttura lignea.

Costruzioni lignee:il “balloon frame” e il “platform”

Oliviero TronconiPolitecnico di Milano – Dipartimento BEST

FIGURA 1 Costruzione con legname (tessitura primaria e secondaria della struttura).

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Henry Richardson recuperarono le scandoledi rivestimento, nonostante la loro vulnera-bilità al degrado delle superfici di testa. Latecnica di rivestimento con le scandole eraefficace in quanto permetteva lo scorrimen-to dell’acqua sulla superficie del tetto e sullepareti dell’edificio con lo stesso principio delrivestimento delle piume di un uccello. Lescandole venivano anch’esse ricavate perspacco con cuneo e mazzuolo, dovevano es-sere ben stagionate per evitare l’imbarca-mento, mentre i tetti dovevano avere unaforte pendenza per far defluire più rapida-mente possibile l’acqua.

Il balloon frame

Successivamente, lo sviluppo della tecnica disegagione con appositi macchinari e la pro-duzione industriale dei chiodi (che ne abbattédrasticamente e irreversibilmente il costo)permise la creazione di una struttura portan-te più leggera di quelle precedenti, questa po-teva essere eretta da un uomo solo impiegan-do soltanto il martello e la sega. La semplicestruttura a montanti e travi, disposti in modomolto ravvicinato, era controventata da tavo-le disposte diagonalmente. Il primo sistemacostruttivo a ossatura lignea che nasce ai pri-mordi del grande processo di industrializza-zione del 1800 è il “balloon frame” (struttura apallone) ( figura 2). Tale sistema, brevettato daG. W. Show nel 1833, consisteva nell’impiegodi montanti, dell’altezza di due piani, senzainterruzioni dal terreno al tetto di copertura.Si riscontrò che i montanti, prima impiegatisoltanto per sostenere il rivestimento dell’edi-ficio, avrebbero potuto sostenere il carico deltetto qualora si fossero inchiodate delle assialla loro sommità. Infatti, il sistema BF preve-deva che i montanti fossero collocati a una di-stanza di 45 cm l’uno dall’altro. Ciò permise dieliminare le pesanti travi intelaiate dellastruttura portante evitando inoltre incastri,intagli e altri lavori di messa in opera, poichétutto il legname necessario veniva connesso

mediante chiodatura. Questo metodo fu spe-rimentato per la prima volta nel 1833 nella co-struzione di una piccola chiesa; successiva-mente il sistema BF si diffuse ampiamente intutto il Paese e soprattutto nelle terre di fron-tiera dell’Ovest. Impiegando montanti lunghie leggeri per tutta l’altezza del fabbricato e in-chiodando su di essi una tavola a metà altez-za, si riusciva non solo a sostenere il carico deltetto ma anche a realizzare il piano superiore.Il legname per i montanti veniva tagliato nel-la lunghezza voluta, contrassegnato e nume-rato nella segheria e inviato quindi sul postoinsieme a una cassetta di chiodi e a porte e fi-nestre pronte per l’uso, consentendo a unapersona di costruire da sé, rapidamente, lapropria casa. Sulla base delle esperienze ac-quisite con il sistema BF, venne successiva-mente perfezionato un secondo metodo co-struttivo: il “platform”.

Il platform

Il sistema “platform” prevedeva pilastri che siinterrompevano alla soletta del primo piano,ogni piano successivo era appoggiato su quel-lo inferiore che fungeva da piattaforma, termi-ne da cui deriva la denominazione del siste-

FIGURA 2 Sistema balloon frame.

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ma. Entrambi i sistemi BF e P richiedevanol’impiego delle tradizionali controventaturediagonali, poste agli angoli della costruzione,sostituite in un secondo tempo con il rivesti-mento esterno formato da tavole inchiodatein diagonale per tutta la lunghezza della pare-te. Su queste ultime veniva poi applicato un al-tro strato di tavole con la funzione di rivesti-mento. Questi sistemi, con lo sviluppo dei pro-cessi di razionalizzazione tipici dell’industria-lismo, subirono un’ulteriore razionalizzazionee normazione nell’obiettivo di offrire soluzionialle necessità connesse con il rapido sviluppoinsediativo: consentire la realizzazione di edi-fici a basso costo e rapida costruzione.

L’edificio a struttura lignea diviene un pro-dotto industrializzato e costruito con com-ponenti normalizzati e prefabbricati, con-nessi con metodi d’unione anch’essi norma-lizzati e di rapida esecuzione.1

Un edificio che ancora oggi, date le proprienecessità e capacità di spesa, si sceglie suicataloghi ricchi di proposte e tipi architetto-nici di numerose società produttrici.Il sistema “balloon frame” adotta elementicon sezioni unificate (5 x 10 cm) tanto per imontanti quanto per le travi, abbinando tal-volta due o più elementi unificati per esigenzestatiche. I montanti sono disposti a distanzamolto ravvicinata (45 cm) e sono continui dal

FIGURE 3-4 Particolare costruttivo del sistema platform.

1. Rivestimento esterno in muratura2. Zanca metallica3. Carta Kraft4. Intercapedine5. Scossalina6. Rivestimento strutturale7. Montante8. Rivestimento interno9. Travetto10. Corrente superiore11. Isolante12. Barriera al vapore13. Soletta in calcestruzzo14. Polietilene15. Corrente di fondazione16. Drenaggio di ghiaia17. Rivestimento strutturale del solaio18. Compensato a protezione del

bordo superiore del polietilene19. Siliconatura

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1«Come l’industrializzazione soppiantasse la produzione dei mestieri specializzati si può scorgere con maggiore evidenza nel-l’affermarsi di un nuovo tipo di casa di legno, quello usato dal sessanta all’ottanta per cento di tutte le abitazioni degli Stati Uni-ti: la struttura della “balloon frame”. Questa struttura è strettamente connessa con il livello di industrializzazione che era sta-to raggiunto in America.In effetti la sua scoperta trasformò la costruzione in legno, da mestiere complesso che richiedeva mano d’opera specializzata,in un’industria. Il principio di questa struttura consiste in sottili lastre e listelli che attraversano la costruzione da cima a fon-do, e sono tenuti insieme soltanto da chiodi, in sostituzione all’antiquato e costoso sistema degli incastri maschio e femmina. Costruire l’armatura di una casa come una scatola, impiegando soltanto chiodi, deve essere sembrato ai carpentieri assoluta-mente rivoluzionario. Naturalmente all’inizio la struttura “balloon frame” fu aspramente criticata.La “balloon frame” segna il momento in cui l’industrializzazione cominciò a penetrare nell’edilizia. Allo stesso modo in cui imestieri di orologiaio, macellaio, fornaio, sarto venivano trasformati in industria, anche la “balloon frame” portò la sostituzio-ne del carpentiere specializzato con l’operaio non qualificato». S. Giedion, Breviario di architettura, Milano, 1961.

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1. Rivestimento strutturaledel solaio

2. Travetto3. Montante4. Rivestimento strutturale

della parte in compensatostrutturale trattato

5. Polietilene6. Corrente di fondazione7. Drenaggio in ghiaia

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FIGURA 5 Struttura di una parete nel sistema platform.

1. Corrente inferiore2. Rivestimeno strutturale3. Travetto di testata4. Corrente di fondazione 5. Carta catramata6. Cordolo di fondazione7. Architrave8. Doppio montante9. Corrente superiore

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terreno al tetto. Le travi hanno lo stesso inte-rasse dei montanti e sono a questi connesseper chiodatura. Quindi non si verifica alcunindebolimento delle sezioni. Sotto le travi,una tavola collega tra loro i montanti di ognipiano con funzione di controventamento.Nel sistema “platform” gli elementi hanno unospessore unificato di 38 mm. Ogni piano vienecostruito autonomamente, e quindi non esi-stono i limiti di altezza del sistema BF. Un ele-mento orizzontale (doppio corrente) vieneposto sulla testata dei montanti, disposti a di-stanza molto ravvicinata – 30, 40 o 60 cm. Sul-la testata sono collocate anche travi disposteortogonalmente a costituire la struttura por-tante orizzontale o solaio su cui, a completa-mento, verrà posto il tavolato di calpestio.In seguito con le stesse modalità verrà realiz-zato il piano superiore, i cui montanti verran-no appoggiati e inchiodati al doppio corren-te posto sulla testata dei montanti del pianoinferiore. Le connessioni fra i vari elementiavvengono mediante chiodatura che realiz-za la continuità strutturale della maglia.

Tecniche di prefabbricazionelignee

I vantaggi di un procedimento costruttivo astruttura lignea sono quelli tipici di tutti i pro-cessi industrializzati: posa in opera program-mata, organizzazione del cantiere ottimizza-ta, approvvigionamenti ben gestiti, elementiche si traducono in costi più bassi, unitamen-te a una breve durata del cantiere. La messa

in opera delle attrezzature e installazioni delcantiere, i lavori di scavo e la gettata delle fon-dazioni e della soletta del piano interrato ingenerale richiedono in alcuni casi più tempodel montaggio di tutta la costruzione. La po-sa delle reti (tubazioni, cavi, condotti ecc.) perle diverse tipologie di impianti (termico, elet-trico, idrico, telefonico, correnti deboli ecc.)avviene nello spessore delle pareti. Solo il pas-saggio di grandi canalizzazioni, come i con-dotti per l’aria o le canalizzazioni per le acquereflue, comporta talune precauzioni e ilrinforzo delle parti strutturali interessate. Ilnotevole sviluppo di elementi lignei indu-strializzati, come per esempio il compensatostrutturale che può essere utilizzato nella rea-lizzazione di tetti come assito di copertura ecome completamento dei solai, dove fungecontemporaneamente da elemento portantee da piano di supporto per il pavimento, ha fa-vorito l’ulteriore diffusione dei sistemi co-struttivi lignei. Le grandi dimensioni dei pan-nelli di compensato strutturale consentonodi rivestire la struttura dell’edificio rapida-mente riducendo al minimo le attività di can-tiere. La totale assenza di giunzioni riduce ledispersioni termiche. Inoltre, la resistenza delcompensato contribuisce all’irrigidimentodella struttura portante dell’edificio riducen-do la necessità di controventamenti. Le ca-ratteristiche del compensato strutturale sonotali da permettere anche la realizzazione digrandi aperture vetrate. Questo, insieme alle elevate prestazioni intermini di isolamento termico, rapidità co-struttiva e costi relativamente contenuti,grazie ai processi di razionalizzazione e in-dustrializzazione dei componenti, aiuta aspiegare perché le tecnologie costruttive li-gnee continuino a essere così utilizzate e dif-fuse negli USA e in Canada.Molti grandi architetti (primo tra tutti F.Ghery) utilizzano questo materiale ancheper la sua estrema versatilità e così l’architet-tura moderna, in particolare quella residen-ziale, vede ancora oggi questo materiale co-me grande protagonista.

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• Altri sistemi costruttivi

Successivamente sono stati ideati e perfezio-nati altri sistemi costruttivi lignei che appar-tengono alla tipologia “a gabbia” tipica delBF e del P. Tra questi ricordiamo:– il sistema “a traliccio”;– il sistema “a travi su montanti”;– il sistema “a travi unite e montanti”;– il sistema “a trave”;– il sistema “a piastra”.

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