Come progettare la struttura di una casa in paglia

Nell'immaginario comune la casa in paglia è una struttura che al soffio del lupo crolla, per questo motivo oggi ho intervistato Emanuele Fornalè, ingegnere specializzato nella progettazione di strutture in legno e con il quale collaboro per sviluppare progetti di edifici in paglia.

Ho voluto chiedergli se una casa in paglia è antisismica, quali sono i vantaggi rispetto a una struttura in muratura e quanto è sicura dal punto di vista della resistenza al fuoco.

Gli edifici in paglia devono essere progettati nei confronti delle azioni sismiche secondo la normativa vigente e pertanto danno le stesse garanzie di resistenza a sisma di una casa in muratura piuttosto che in cemento armato.

N: Come si sviluppa il progetto strutturale?

E: Durante lo sviluppo del progetto l’attenzione si sposta su altri input quali i carichi d’esercizio imposti, i sovraccarichi accidentali relativi al sito (neve, vento, ecc.) nonché l’azione sismica che, come ben sappiamo, in alcune regioni d’Italia è input progettuale determinante.

L’intera struttura in legno, a cui si devono necessariamente aggiungere le opere di fondazione, viene da noi modellate tramite software ad elementi agli elementi finiti FEM e, sulla base dei risultati ottenuti, procediamo con le necessarie verifiche.

Dimensioniamo in seguito tutte le connessioni meccaniche per poi proseguire con la riverifica del modello FEM con le rigidezze delle connessioni aggiornate.

La fase di progettazione termina con la produzione degli elaborati esecutivi e il disegno in 3D della carpenteria lignea che, tramite software dedicati, trasformiamo in linguaggio CAD/CAM in modo che il nostro progetto possa essere direttamente trasferito al centro di taglio.

N: Perché progetti la struttura delle case in paglia con il legno?

E: Attualmente si progettano le strutture portanti delle case in paglia impiegando il legno perché non vi è alcuna evidenza scientifica della capacità portante e delle proprietà meccaniche della paglia. La paglia è quindi impiegata solo con funzione di tamponamento isolante.

Il legno bene si presta all’impiego nelle strutture in paglia perché ne abbraccia la filosofia essendo un materiale anch’esso naturale, a basso impatto ambientale ed in grado di assolvere appieno alle richieste “meccaniche” di una struttura antisismica.

Personalmente mi sono approcciato al mondo delle strutture in paglia perché da anni mi occupo della progettazione strutturale di edifici in legno (abitazioni private, scuole pubbliche, edifici industriali , ecc.) e mi fa piacere poter portare un po' della mia esperienza professionale a vantaggio di questa tecnica costruttiva in via di sviluppo.

Costruire impiegando la paglia è in linea con le mie scelte personali e professionali per le quali, anni fa, ho intrapreso un percorso di formazione e specializzazione nella progettazione strutturale  di opere in legno piuttosto che nelle strutture tradizionali.

N: Come riesci a progettare una casa in legno antisismica?

E: Dal punto di vista strutturale la progettazione di una casa in paglia è governata in primis dalle dimensioni dei moduli in paglia. Si dispongono dei montanti in legno massiccio o lamellare tra i moduli di paglia e questi devono essere connessi strutturalmente ad un cordolo inferiore e superiore che ha il compito di trasferire le forze sismiche di piano alle pareti ortogonali.

I solai, sia di piano che di copertura, sono realizzati in modo tradizionale e quindi con travi in legno a cui si sovrappone un assito di finitura e un ulteriore pannello a cui affidare la capacità controventante di piano.

Le forze sismiche e legate all’azione del vento sono assorbite dal sistema di controventamento che varia sia in tipologia che entità a seconda della tipologia di edificio e delle sue dimensioni.

N: Quali sono i vantaggi rispetto a una struttura in muratura?

E: I vantaggi di una casa in paglia rispetto a una in muratura sono sostanzialmente legati alla qualità e salubrità dell’ambiente interno.

I materiali impiegati sono tutti di origine naturale e non subiscono alcun trattamento o lavorazione prima di essere impiegati in cantiere pertanto non vi sarà alcun rilascio di sostanze volatili VOC durante la vita dell’immobile.

La stratigrafia delle pareti è inoltre composta da materiali igrometrici e quindi in grado di assorbire e rilasciare l’umidità degli ambienti favorendo una corretta regolazione dell’umidità interna dell’edificio.

Dal punto di vista termico inoltre si ha una parete che, senza l’aggiunta di ulteriori stratigrafie, garantisce un ottimo valore di trasmittanza, di sfasamento termico e di attenuazione dell’onda termica.

N: Le case in paglia sono progettare rispettando la normativa?

E: Si. Dal punto di vista normativo le case di paglia sono progettate rispettando le prescrizioni riportate nel D.M. 14.01.2008 (NTC2008), nell’UNI EN 1995-1-1 (per la progettazione delle strutture in legno) e dell’UNI EN 1998-1 (per la progettazione delle strutture in legno in zona sismica). Di fatto quindi le costruzioni in paglia, se progettate e realizzate correttamente, rispettano la normativa.

N: Come si comporta un edificio in paglia dal punto di vista sismico?

E: Gli edifici in paglia devono essere progettati nei confronti delle azioni sismiche secondo la normativa vigente e pertanto danno le stesse garanzie di resistenza a sisma di una casa in muratura piuttosto che in cemento armato.

Sono edifici a bassa duttilità a cui si affida il compito di resistere alle forze orizzontali derivanti dal sisma al sistema di controventamento. In funzione della forma/dimensione dell’edificio si possono avere diverse soluzioni per controventare passando da controventi metallici disposti a croce sino ai pannelli in OSB o in fibrogesso.

N: Una casa in paglia è sicura dal punto di vista dell’incendio?

E: Le balle in paglia impiegate per il tamponamento delle strutture in legno hanno un elevato grado di compattazione per cui l’ossigeno contenuto all’interno di esse e di conseguenza il comburente per la propagazione delle fiamme viene a mancare.

Sono state fatte numerose prove di laboratorio che hanno evidenziato risultati molto buoni in termini di resistenza al fuoco delle strutture in paglia.

Per quanto riguarda le strutture portanti in legno possiamo tranquillamente affermare che l’edificio, salvo proteggere eventuali connessioni metalliche esposte al fuoco, è sicuramente in grado di resistere al fuoco per 30 minuti.

Per poter garantire prestazioni di resistenza al fuoco superiori e necessario provvedere ad una maggiorazione delle sezioni lignee. È infatti nota la velocità di carbonizzazione del legno a seconda che esso sia massiccio o lamellare e pertanto possiamo tranquillamente arrivare a progettare strutture in grado di resistere al fuoco anche 90 minuti o più.

N: È possibile fare un ampliamento con la paglia e il legno?

E: Certo. È sempre possibile ampliare un edificio a patto che le strutture portanti dell’ampliamento siano indipendenti dal fabbricato esistente.

Se utilizzassimo per esempio le murature esistenti per appoggiare nuovi solai o coperture dovremmo ricalcolare e verificare l’intero edificio perché il nostro intervento va a modificare il comportamento sismico globale dell’immobile.

Il modo più sicuro di procedere è sempre quello di realizzare una struttura portante slegata dall’edificio che vogliamo ampliare.

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