Sempre più sentiamo parlare di edifici in paglia. Ma come vengono progettati ? Quali vantaggi e criticità hanno? A cosa bisogna prestare attenzione nella fase realizzativa?

Ho intervistato l‘Ing. Mauro Andreolli di Timbertech,  specializzato nel calcolo di edifici in legno e con il quale Edifici di Paglia Italia collabora per la progettazione delle case di paglia.

La paglia è un materiale straordinario per costruire, ma richiede rigore e ordine se si vuole garantire la durabilità dell’opera.

Nei prossimi anni assisteremo alla crescita di città di legno e di paglia, città vegetali, che saranno il nuovo “cemento”.

Abbiamo parlato nello specifico della casa progettata a Roncegno, in provincia di Trento.

E’ una casa unifamiliare, di 120 metri quadri, che committente voleva realizzare per lui e la sua famiglia. Ha deciso di costruirla in legno con isolamento in balle di paglia per avere delle buone performance dal punto di vista strutturale.

Un estratto dell’intervista:
“Una risposta che interessa a molti è se la casa in legno, nel nostro caso con isolamento in balle di paglia, sia resistente al sisma
Beh, diciamo che le case in legno hanno diversi vantaggi, per quanto riguarda la resistenza in condizioni sismiche.
Un primo vantaggio è che in buona sostanza sono più leggere. Sono più leggere di altre tecnologie costruttive e quindi, semplificando molto, la forza sismica che è una forza proporzionale alla massa (per il principio della dinamica, forza uguale massa per accelerazione), e quindi a masse piccole corrispondono anche delle forze piccole, più gestibili.
Questa è una cosa che abbiamo gratis con il legno, cioè una struttura più leggera.  Altri vantaggi sono il fatto che dalla struttura abbiamo una certa duttilità, cioè la capacità di assorbire grossi spostamenti senza crollare.”

Preparazione delle pareti in balle di paglia all’interno della carpenteria

Quali sono state le maggiori criticità di questa casa?

Grosse criticità in realtà non c’erano. Nel senso che anche il disegno architettonico era molto regolare. Si tratta di una casa ad un ad un piano, e quindi non c’erano delle forme ardite o complicate. La particolarità della tecnologia costruttiva è il fatto che, prevedendo delle pareti con uno spessore importante, abbiamo dei montanti in legno sovradimensionati dal punto di vista strutturale (8×32 cm) e quindi lo spessore del montante di legno non deriva tanto dalla necessità strutturale, ma è legato allo spessore della balla di paglia, che determina la larghezza della parete.

Lo spessore è legato più alla capacità termica che alla capacità strutturale. Quindi per una casa di un piano, sicuramente qualcosa di sovradimensionato c’è.

L’unica particolarità è l’attacco al cordolo di base, dove abbiamo cordolo più sottile dello spessore del muro in paglia.

Motivazione il fatto che comunque si vuole andare a mettere anche a quel livello dell’ isolante per chiudere il ponte termico e quindi abbiamo fatto un po’ di ragionamenti. Si passa da una parete con i montanti da 32 cm a un cordolo in cemento armato da 20 cm.

Bisognava limitare questa eccentricità sul cordolo di base. In realtà ai fini pratici non era così rilevante, perché il carico in sommità della parete era centrato il più possibile verso l’interno del cordolo in modo da limitare in partenza questa eccentricità.

Anche l’eccentricità risultante sul cordolo era decisamente bassa rispetto anche alla quantità di armatura minima che comunque nel cordolo viene prevista.

Quindi abbiamo una parete con uno spessore maggiore del necessario, sovradimensionata dal punto di vista strutturale, posata su un cordolo di base invece di dimensione ridotta, per motivi appunto di fisica tecnica, di isolamento termico.

Teniamo conto che questa casa si trova in media montagna, e quindi si vuole avere un risparmio energetico importante.

Il collegamento tra cordolo di base e parete di legno e paglia in un nostro progetto

Una domanda che magari interessa a molti è se la casa in legno con isolamento in balle di paglia sia resistente al sisma.

Ing. Andreolli: “Diciamo che le case in legno hanno diversi vantaggi per quanto riguarda la resistenza in condizioni sismiche.

Terremoti si spera di non incontrarne mai nella nostra vita, in ogni caso tramite le connessioni in acciaio, riusciamo a dare alla nostra struttura in legno un’alta duttilità, cioè un’alta capacità di assorbire energia, di assorbire grossi spostamenti prima di arrivare vicini alla rottura.

E questa casa è costruita con questa tecnologia: casa in legno con un isolamento in balle di paglia. All’interno abbiamo sempre un pannello in legno massiccio che viene inchiodato ai montanti di legno e quindi abbiamo un altissimo numero di connessioni di acciaio che assicurano la resistenza al sisma della struttura.

Le connessioni di acciaio riescono a garantire questo forte spostamento a rottura perché l’acciaio lo riusciamo a piegare più e più volte con grandissimi spostamenti, senza che si rompa in modo fragile. Questa è una caratteristica dell’acciaio che il legno non ha, perché il legno lo deformo per un po’ e poi si spezza, mentre l’acciaio è un materiale appunto duttile. Abbiamo un altissimo numero di chiodi di diametro piccolo e quindi riusciamo a conferire alla struttura la capacità di assorbire molta energia in condizioni di sisma, una caratteristica veramente interessante di questa tipologia di struttura.”

Moduli prefabbricati in legno e paglia in carpenteria, pronti per essere trasportati e montati in cantiere

I dettagli che fanno la differenza

Grande attenzione è stata posta per quanto riguarda la durabilità. L’edificio in legno deve avere le medesime caratteristiche di durata di un edificio in muratura. Per fare questo, abbiamo realizzato un muretto in cemento armato, sul quale abbiamo appoggiato la struttura in legno a un’altezza sopraelevata di 30 0cm rispetto alla quota esterna del terreno.

Secondo te è una buona soluzione per garantire la durabilità della casa? Questo è uno degli aspetti più problematici che si possono avere in una casa in legno.

Ing. Andreolli: “Sicuramente, di tutti i materiali che sono soggetti a degrado, il legno da questo punto di vista è un materiale un po’ più delicato di altri. Soprattutto in presenza di umidità, possiamo avere problemi di attacco fungino anche in tempi non lunghissimi.

Effettivamente l’unico modo per risolvere la problematica è quello di far partire la struttura di legno ad una quota dove questa umidità non possa arrivare.

La soluzione è quella di costruire un cordolo isolato per rialzarsi, come è stato fatto in questo caso. Ci si mette anche una guaina per evitare qualsiasi risalita d’acqua. In questo modo si riesce a garantire che nel legno si abbiano livelli bassi di umidità e quindi di fatto non si dovrebbero avere problemi di nessun tipo da questo punto di vista. Sicuramente l’attacco alla base è uno di quei dettagli che fanno la differenza.

Questo complica un po’ la fase sia di progettazione, che di realizzazione e taglio del legno. Probabilmente aumenta anche leggermente i costi rispetto a non fare un dettaglio di questo tipo.

Però è un dettaglio fondamentale che garantisce la durata nel tempo, che è quello che interessa dal progettista, ma interessa ancora di più al committente.

In tutti questi dettagli costruttivi secondo me conta di più l’architetto che l’ingegnere, perché se l’architetto già li risolve, e se la forma dell’edificio è pensata con dei criteri che favoriscono l’allontanamento dell’acqua, poi anche la soluzione ingegneristica diventa più semplice.”

Scegliere i serramenti prima di scegliere la struttura fa risparmiare per tempo e denaro

C’è un’altra cosa che vorrei dire per spiegare meglio il concetto strutturale che di solito portiamo avanti in tutti i progetti di case di paglia ad alte prestazioni. Prima di dare qualsiasi dettaglio esecutivo allo studio di ingegneria, dobbiamo aver già scelto con il committente i serramenti.

Questa aspetto è molto importante perché ho visto che fa risparmiare molto tempo e denaro: tempo ai progettisti e soldi al committente, perché avendo già deciso il serramento col suo falso telaio, poi si riesce a dimensionare in modo adeguato e preciso la struttura in legno, con un inevitabile risparmio.

Nella progettazione di questa casa di montagna, abbiamo prima definito il foro finestra e poi abbiamo passato il disegno esecutivo allo studio di ingegneria per il progetto dimensionale delle strutture.

Per te è stato un vantaggio aver già avuto questo passaggio?

Ing. Andreolli: “Si, diciamo che in questo caso è stato un vantaggio rispetto ad altre volte, in cui l’architetto che progetta l’edificio lo progetta da un punto di vista della forma, senza pensare al materiale con cui sarà realizzato. Ad esempio, capita di avere la villetta che sia pensata in cemento armato oppure con altre tecnologie, e poi si decida all’ultimo di virare sul legno.

Il fatto invece di partire dall’inizio avendo le idee ben chiare, avendo già visto dei disegni in cui tutti i dettagli sono già pensati, tutte le dimensioni sono giuste, è ovvio che facilita la vita e da un certo punto di vista poi si evitano gli errori o si evitano delle approssimazioni che prima o poi i progettisti dovranno risolvere.

Effettivamente con questo livello di dettaglio già in partenza e con questo livello di studio, frutto delle esperienze passate, tutto diventa più semplice.

Non ci sono errori e imprevisti in cantiere.

A livello di calcolo strutturale e poi a livello di lavoro da parte della carpenteria le dimensioni sono previste al millimetro, si parte già dal millimetro e si arriva in fondo senza avere problemi.

In altre situazioni invece si comincia a ballare su sull’ordine di centimetri, se non di più. E quindi a questo punto è più facile avere problemi.”

Questo è un vantaggio quando si va in cantiere perché la casa viene prima costruita in carpenteria con i file di taglio e poi viene montata in cantiere in tempi molto ridotti.

Se è tutto fatto bene, dovrebbe essere un gioco da ragazzi il montaggio perché “i pezzi di paglia” arrivano numerati, arrivano già nell’ordine giusto. Nell’ultima realizzazione, abbiamo montato tutte le componenti fino al grezzo avanzato. Giunto il momento della posa dei falsi telai, il serramentista ha impiegato tre ore, e a mezzogiorno è tornato in Trentino a casa. Ha montato e nastrato i falsi telai senza nessun problema, senza dover rompere o fare demolizioni non necessarie.

Questo è il vantaggio di lavorare in modo organizzato.

Ing. Andreolli: “Sicuramente questo è un altro dei vantaggi delle case in legno e della prefabbricazione che può essere molto spinta, rispetto ad altri materiali.”

Le strutture in legno di una casa di paglia sono progettate per resistere al fuoco?

Ing. Andreolli: “Il legno ha un duplice comportamento per quanto riguarda il fuoco. Una cosa negativa del legno è che reagisce alla combustione: tutti sappiamo bene che se mettiamo la legna nel caminetto il legno brucia. E quindi questa è sicuramente una cosa negativa, nel senso che compartecipa all’evento incendio.

Una cosa invece positiva del legno, è che può essere protetto. Quindi possiamo mettere degli strati di protezione ignifughi e quindi non necessariamente il legno dev’essere a vista. L’altra cosa è che il legno brucia a una velocità ben conosciuta, ben controllata e quindi è anche facile fare un calcolo in condizioni di incendio. Per semplificare molto, il calcolo in condizioni di incendio prevede che si vada a calcolare esattamente quanto legno brucia nel tempo.

Vado a fare una verifica sulla sezione residua. Quindi parto da una sezione di una certa dimensione, depuro il legno che è carbonizzato e faccio i calcoli con la sezione rimanente. Questa è una caratteristica del legno che altri materiali non hanno. Un materiale come l’acciaio, che non partecipa alla combustione perché non brucia, può invece avere un degrado delle proprietà meccaniche molto importante perché conduce molto calore in poco tempo.

Una struttura, per esempio, interamente in acciaio una volta raggiunte le temperature di rammollimento ha una forte perdita di resistenza.

Nel caso specifico, abbiamo già detto in questa casa con struttura in legno e paglia ad un piano monofamiliare, la struttura di legno è sovradimensionata.

Lo spessore dei montanti è più che altro legato allo spessore della balla di paglia e quindi diciamo che il fuoco, prima di raggiungere i montanti, deve attraversare lo strato interno verso i locali abitati rivestiti di cannucciato e di intonaco di argilla, che sicuramente hanno delle proprietà di protezione della struttura in legno, anche se forse più difficile da valutare.

E poi, abbiamo a che fare con dei montanti in legno particolarmente massicci, particolarmente importanti per sezione. E quindi diciamo che la resistenza in termini di minuti, quello che viene calcolato in caso di incendio, è sicuramente molto prolungata.

La stessa cosa vale per quanto riguarda la copertura. Anche qui abbiamo lo stesso schema perché stiamo parlando di una casa prefabbricata in cui gli stessi elementi che troviamo sulle pareti sono anche nella copertura. Abbiamo questi travetti di sezione molto ristretta, ma molto alta. Quindi che la resistenza in condizioni di incendio è sicuramente alta.

Andando a trascurare l’effetto ritardante che le balle di paglia sicuramente hanno nella propagazione dell’incendio, perché la paglia di per sé è un materiale combustibile, (onestamente non sono a conoscenza di quale sia la sua velocità di combustione), però sicuramente il fatto di avere tra un montante e l’altro un riempimento di balle di paglia rallenta la diffusione dell’incendio: il fuoco deve bruciare la paglia prima di intaccare il legno.

La balla di paglia viene compattata perciò è difficile che possa alimentare la combustione in tempi brevi.

Effetti dell’incendio sul ponte pedonale coperto di Lucerna, interamente realizzato in legno. Il ponte è stato costruito tra il 1300 e il 1333 e l’incendio è del 1993. Alcune porzioni di legno del ponte sono ancora agibili nonostante l’incendio, perché la struttura è rimasta intatta.

Abbiamo riassunto attraverso un caso pratico di casa in montagna, i principi della progettazione strutturale di una casa in balle di paglia, e quali performance deve avere: la sua durabilità, la resistenza al fuoco e al sisma.

E perché una casa deve essere progettata per durare almeno cinquant’anni (vita utile nominale prevista dalla normativa italiana).

Questa cosa qua della vita di 50 anni, quando ne sento parlare effettivamente mi fa sorridere, nel senso che sono convinto che una casa debba durare molto di più.

Sono convinto che una casa di legno deve essere ben progettata, proprio perché deve durare molto di più.

Va anche detto che il legno è un materiale che non perdona. Se uno fa degli errori, i problemi escono ben prima dei 50 anni. Si scoprono già nei primi quattro o cinque anni.

I cinquant’anni dovrebbero essere una durata che si deve assolutamente superare. Io direi che più che altro è un’indicazione che ci da la norma.

Ringrazio l’ingegnere Mauro Andreolli di Timbertech, studio di ingegneria strutturale di Trento, con il quale Edifici di Paglia Italia collabora per progettare le case di paglia prefabbricate per durare nel tempo.

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