Struttura ibrida multipiano senza travi

Un nuovo sistema costruttivo 

L'amministrazione comunale di Kirchheim unter Teck (Baden-Württemberg) ha adottato un piano di tutela del clima con l'obiettivo di ridurre le proprie emissioni di CO2 del 37% nel giro di 20 anni. Un nuovo edificio per gli uffici comunali, in gran parte in legno, contribuirà a raggiungere questo obiettivo. Per realizzarlo è stato utilizzato per la prima volta in Germania un sistema costruttivo senza travi, con ampio distanziamento tra pilastri (× 7x5 m) e una capacità di carico di 1000 kN per pilastro.  

L'edificio a tre piani nell'area industriale di Bohnau, dovrebbe riunire sotto lo stesso tetto tutti i settori dell'ente municipale, finora distribuiti su diverse sedi. L'edificio è un perfetto esempio di edilizia ibrida: il nucleo e il seminterrato sono realizzati in calcestruzzo, mentre i piani superiori sono realizzati in legno lamellare incrociato (X-LAM) con una struttura pilastro-solaio. Le pareti, non portanti, sono realizzate con struttura leggera in legno (timber frame). 

«In Germania, questo nuovo edificio è effettivamente il primo realizzato con sistema pilastro e soletta, senza travi», ha dichiarato Uwe Ruckgaber dello studio di architettura Bankwitz alla cerimonia di inaugurazione del cantiere nel luglio 2023. Bankwitz ha gestito la progettazione di quest’opera, oltre alla pianificazione della costruzione in legno. Le ragioni per cui progettisti e committenti hanno optato per una tecnica di costruzione ancora scarsamente utilizzata sono i suoi numerosi vantaggi: questa tecnologia costruttiva consente ampie campate e una griglia di supporto fino a 7×7 m, con una conseguente flessibilità nella disposizione degli impianti elettrici e di ventilazione, flessibilità nello spostare i divisori interni e quindi nella creazione di un ampio foyer al piano terra e spaziose sale riunioni. Altri vantaggi di una costruzione senza travi, che diventano evidenti con l'aumentare delle dimensioni degli edifici, sono la facilità di creare settori antincendio su grandi superfici, la riduzione dell'altezza del piano e quindi della superficie della facciata e dei relativi costi. 

Il responsabile del progetto strutturale presso lo studio Furche Geiger Zimmermann Tragwerksplaner, durante un seminario sul legno presso Rothoblaas, ha appreso il potenziale di questa tecnica costruttiva, l'ha introdotta nella progettazione e ha convinto gli architetti di Bankwitz. Da parte del committente, fin dall'inizio, era stata richiesta un'implementazione innovativa e sostenibile in legno. 

Dal punto di vista architettonico, il progetto di Bankwitz evita il più possibile rivestimenti: il calcestruzzo a vista e i soffitti in X-LAM, anche questi a vista, contribuiscono al risparmio di risorse e a un’estetica di trasparenza edilizia. 

Costruzione in legno con campate simili a quelle in cemento armato 

L'idea di un solaio in X-LAM, supportato da pochi punti di appoggio, senza travi e con una campata il più ampia possibile, come nel caso del cemento armato, è stata sviluppata presso l'Università di Innsbruck. Con la collaborazione di Rothoblaas è stato sviluppato il connettore per pilastri SPIDER, presentato per la prima volta al Forum Holzbau di Garmisch a un pubblico più ampio. Per quanto riguarda la connessione dei pannelli in X-LAM che costituiscono i solai, sono state testate diverse soluzioni. Alla fine, è stato scelto il sistema TC FUSION di Rothoblaas, che collega i pannelli tramite viti filettate e un getto di calcestruzzo armato. La scelta è caduta sul sistema di Rothoblaas perché vanta una Valutazione Tecnica Europea (ETA) dall'Istituto Austriaco per la Tecnologia delle Costruzioni (OIB). 

I solai del nuovo edificio di Kirchheim poggiano su otto pilastri in legno lamellare di abete (300×300x2800 mm), disposti su una griglia di 7×5 m. La connessione dei pilastri al solaio è stata realizzata in due versioni: nella zona interna del piano, dove si verificano carichi più elevati, è stato utilizzato il connettore nella versione rinforzata SPIDER, con sei bracci fissati con 48 viti tutto filetto VGS. Nella zona periferica del piano, è stato possibile evitare questo rinforzo e usare i connettori PILLAR. Sono state comunque previste viti di rinforzo VGZ a 45° per verificare la resistenza a rolling-shear del solaio nelle zone degli appoggi puntuali dei solai sulle colonne. 

Le giunzioni in calcestruzzo del solaio scompaiono nel pavimento, coperte da una miscela di riempimento che soddisfa i requisiti di isolamento acustico e antincendio e consente la riduzione delle vibrazioni. Sopra questa, vengono posate lastre fonoisolanti in lana di roccia e viene installato un massetto di cemento rapido con riscaldamento a pavimento (temperatura di mandata 38 °C). Le lastre in X-LAM sopra il piano terra e il primo piano hanno uno spessore di 240 mm, mentre in copertura sono spesse 200 mm. Lo strato inferiore dei pannelli a sette strati che costituiscono il solaio, lunghi circa 14 m, è realizzato in qualità tale da poter essere lasciato a vista. I pannelli in X-LAM sono stati prodotti da HolzBauWerk Schwarzwald. Sui pannelli sono state avvitate barre filettate a interasse variabile di 25 cm per una profondità di circa 50 cm nel pannello X-LAM e di 23 cm nel cemento. L'intera realizzazione delle costruzioni in legno per questo progetto è stata curata dall'impresa Holzbau Layh. 

Implementazione pratica del piano di tutela del clima 

Con l'esecuzione dell'involucro in legno, l'edificio supera i requisiti dello standard KfW-55 di oltre il 25%. Il tetto piano è isolato con lana minerale e coperto estensivamente da vegetazione. Questa supporta la ritenzione delle acque piovane, agisce come isolante in inverno e funge da protezione solare in estate, contribuendo così al risparmio energetico. La capacità di raffreddamento della vegetazione aumenterà anche l'efficienza dell'impianto fotovoltaico sul tetto. Le pareti esterne soddisfano i requisiti antincendio F 60-B e sono realizzate in legno, mentre le pareti interne soddisfano i requisiti antincendio REI 60. Un impianto di ventilazione con recupero dell’80% del calore assicura il ricambio d'aria necessario nell'edificio e riduce le perdite termiche. Un sistema con pompa di calore ad acqua salata consente di ottenere un effetto di raffreddamento attraverso il pavimento in estate. La pompa di calore è alimentata da un impianto fotovoltaico dedicato. I costi di investimento per il progetto di costruzione ammontano, secondo lo stato di pianificazione del 2022, a circa 5 milioni di euro. La costruzione del sistema di riscaldamento è finanziata con circa 166.000 euro dall'Ufficio federale per l'economia e il controllo delle esportazioni (Bafa), mentre la costruzione in legno è finanziata con circa 200.000 euro dal programma "Holz Innovativ Programm (HIP)" del Ministero dell'Agricoltura, dello Sviluppo Rurale e della Protezione dei Consumatori del Baden-Württemberg (MLR). È stata anche richiesta una linea di credito agevolata dalla Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) nell'ambito del programma di finanziamento "Energieeffizientes Bauen".