ARCHITETTURA DELLA SINERGIA

Le strutture a fachwerk hanno storicamente dimostrato un’efficace unione di legno come telaio portante, intonaco (o argilla e paglia) come riempimento delle pareti e vetro come elemento di illuminazione naturale. Nell’edilizia moderna questo principio si è evoluto in sistemi ibridi più complessi, dove il legno (ad esempio legno lamellare GL24h o LVL) costituisce la struttura principale, il metallo viene impiegato per i collegamenti nodali e i rinforzi, e il vetro per le vetrate di grande formato, creando facciate ‘trasparenti’. L’intonaco, a sua volta, funge da rivestimento esterno o interno, garantendo un ulteriore isolamento termico e acustico. L’integrazione dei pannelli SLT (Solid Laminated Timber) in tali sistemi ibridi apre nuove possibilità per la realizzazione di strutture altamente efficienti, resistenti e rapide da montare. I pannelli SLT, simili agli XLAM, ma solitamente con un numero minore di strati o un diverso orientamento delle lamelle, possono fungere da elementi di solaio o da pareti non portanti, permettendo di ottimizzare il peso e aumentare la rigidità. Secondo la norma ДБН В.2.6-161:2017 ‘Strutture di edifici e costruzioni. Strutture in legno’, il legno lamellare deve rispondere a una classe di resistenza non inferiore a GL24h, garantendo un’elevata capacità portante e stabilità. Questa combinazione consente di conservare l’estetica del legno naturale, integrando al contempo soluzioni ingegneristiche moderne. Le case a fachwerk che utilizzano questi principi garantiscono maggiore flessibilità nella progettazione e un’elevata efficienza energetica.

Una particolare attenzione va riservata alle soluzioni spaziali rese possibili dall’unione dei materiali. Ad esempio, le vetrate di grande formato, ottenute grazie alla resistenza del telaio in legno o metallo, permettono di integrare l’interno con il paesaggio circostante, cancellando i confini tra spazio interno ed esterno. In questo caso è importante garantire un adeguato isolamento termico dei profili delle finestre (coefficiente U_w non superiore a 0.9 W/(m²·K) per le abitazioni in Ucraina secondo la norma ДБН В.2.6-31:2016). Gli elementi metallici, come travi o colonne in acciaio, possono essere utilizzati per creare ampie campate o sbalzi difficili da realizzare con il solo legno. Questi elementi possono essere lasciati a vista, sottolineando lo stile industriale, oppure nascosti dietro pannelli decorativi o intonaco. I sistemi di intonaco, dal canto loro, garantiscono la monoliticità dell’aspetto esterno e una protezione aggiuntiva dagli agenti atmosferici, permettendo anche di realizzare forme e texture architettoniche complesse che completano la bellezza naturale del legno e la brillantezza del vetro. Ad esempio, gli intonaci minerali con aggiunta di fibre possono garantire una resistenza e una resistenza alle fessurazioni aggiuntive in presenza di carichi dinamici.

L’efficace unione di legno, vetro, metallo e intonaco richiede l’impiego di nodi di fissaggio specifici, che tengano conto delle diverse proprietà fisico-meccaniche di questi materiali, nonché della loro reazione alle deformazioni termiche e all’umidità. Per collegare le strutture in legno agli elementi metallici si utilizzano spesso piastre in acciaio nascoste, bulloni o perni. È importante che questi collegamenti garantiscano la trasmissione sia dei carichi flettenti sia di quelli di taglio. Ad esempio, il fissaggio dei rinforzi metallici al legno lamellare avviene mediante viti a tutto filetto o bulloni passanti con rondelle di grande diametro, che impediscono la rottura localizzata del legno. Secondo la norma EN 1995-1-1 (Eurocodice 5), il calcolo della capacità portante di tali collegamenti deve tenere conto dell’area di contatto effettiva e dei coefficienti di riduzione per il legno. Durante il montaggio dei vetrocamera di grande formato nel telaio in legno o metallo si utilizzano speciali distanziatori, guarnizioni e sistemi di fissaggio che permettono di compensare le lievi deformazioni del telaio e garantiscono la tenuta. La ferramenta per la vetratura, come i fissaggi puntuali (spider) o i profili a pinza, è realizzata in acciaio inossidabile per garantire durata e resistenza alla corrosione.

Per i sistemi di intonaco applicati su supporti eterogenei (ad esempio legno e metallo), è fondamentale l’uso di reti di armatura (reti in fibra di vetro resistenti agli alcali, con densità non inferiore a 160 g/m²) e di fondi che garantiscano l’adesione e la stabilizzazione della superficie. Anche i profili metallici per la formazione degli angoli o dei giunti di dilatazione vengono integrati nello strato di intonaco. L’analisi dettagliata del nodo ‘parete-finestra’ in una casa a fachwerk con vetrata di grande formato, dove montanti e traversi in legno formano l’apertura e il vetrocamera viene installato mediante fissaggi metallici e sigillanti, dimostra la necessità di un approccio multistrato. Lo strato esterno di intonaco può proseguire sulla parte in legno, creando un volume visivo unico. Tale nodo richiede anche l’installazione di un nastro per barriera al vapore sul lato interno e di uno strato paravento sul lato esterno, per garantire un’adeguata tenuta all’aria e prevenire la formazione di condensa all’interno della struttura. L’impiego di materiali termoisolanti nei punti di raccordo del profilo con la parete (ad esempio pannelli XPS o PIR) riduce al minimo i ponti termici. Maggiori informazioni sulle tecnologie costruttive sono disponibili nella pagina Alta Tecnologia.

L’efficienza energetica degli edifici ibridi, che uniscono legno, vetro, metallo e intonaco, dipende in gran parte dalle caratteristiche termotecniche delle strutture di involucro esterne e dalla loro tenuta all’aria. Il coefficiente di trasmittanza termica U (o la resistenza termica R, dove R=1/U) per pareti, finestre e tetto deve rispondere ai requisiti minimi della norma ДБН В.2.6-31:2016 ‘Isolamento termico degli edifici’. Per le pareti esterne degli edifici residenziali in Ucraina il valore raccomandato di R è pari ad almeno 3.3 m²·K/W. Nelle strutture ibride, dove vengono impiegati materiali diversi, il calcolo del valore U è più complesso, poiché è necessario tenere conto dei ponti termici che si formano nei punti di giunzione dei materiali (ad esempio gli elementi metallici nel telaio in legno). I software per la termotecnica bi- e tridimensionale (ad esempio THERM o Ansys) permettono di modellare con precisione la distribuzione delle temperature e di calcolare i valori U effettivi per i nodi complessi. Per raggiungere elevati livelli di isolamento termico nelle pareti a fachwerk si utilizzano spesso l’isolamento intercamera con lana minerale o cellulosa, nonché ulteriori strati di isolamento termico sul lato esterno sotto l’intonaco.

La tenuta all’aria (indice n50), misurata con il metodo ‘Blower Door Test’ secondo la norma EN 13829, è fondamentale per prevenire perdite di calore incontrollate dovute all’infiltrazione d’aria. Per gli edifici a basso consumo energetico il valore raccomandato di n50 è non superiore a 1.5 h⁻¹, mentre per le case passive è di 0.6 h⁻¹. Nelle strutture ibride, raggiungere questi valori richiede un’attenta pianificazione e la sigillatura di tutti i giunti: tra gli elementi in legno, tra il telaio e i vetrocamera, tra il sistema di intonaco e gli altri elementi. È obbligatorio l’impiego di membrane per barriera al vapore e paravento, nastri sigillanti (ad esempio a base di butilgomma o acrilico) e adesivi speciali. Requisiti particolari di tenuta riguardano i punti di raccordo dei vetrocamera al profilo in legno o metallo, dove si utilizzano guarnizioni elastiche e sigillanti siliconici resistenti ai raggi UV. Ciò consente non solo di ridurre le dispersioni termiche, ma anche di garantire un microclima confortevole all’interno degli ambienti, prevenendo spifferi e formazione di condensa. La realizzazione efficace di questo tipo di costruzione richiede un approccio qualificato, che offre la nostra azienda di costruzioni KOLEO.

Esaminiamo un nodo tipico che illustra l’unione di legno, metallo e vetro: la giunzione di una trave orizzontale in legno (ad esempio legno lamellare GL24h 200×400 mm) con una colonna in acciaio (profilo quadro 150x150x8 mm) nell’apertura per la vetrata di grande formato. Il compito principale di questo nodo è garantire un’affidabile trasmissione dei carichi e ridurre al minimo i ponti termici.

1. Rinforzo della trave in legno: la trave in legno è fissata alla colonna in acciaio mediante una piastra in acciaio nascosta dello spessore di 10-12 mm, integrata nella testata della trave. La piastra viene fissata nel legno mediante viti a tutto filetto (ad esempio SFS Intec WT-T o Rothoblaas VGS) di lunghezza 200-300 mm, disposte a un angolo di 45 gradi rispetto all’asse della trave. Queste viti garantiscono un’elevata resistenza all’estrazione e al taglio. Il collegamento della piastra con la colonna avviene mediante saldatura o bulloni di classe di resistenza 8.8.

2. Isolamento e sigillatura: per evitare un ponte termico nel punto di contatto tra la colonna in acciaio, il legno e il vetro, tra il metallo e il legno viene interposto un materiale termoisolante, ad esempio un profilo a taglio termico in composito o speciali nastri a base di EPDM. Sul lato esterno il nodo viene rivestito con uno strato di intonaco con rete di armatura, in continuità con la parete principale. Sotto l’intonaco viene posato un telo paravento traspirante. Sul lato interno la tenuta è garantita da un nastro per barriera al vapore e da un sigillante a contatto con il vetrocamera.

3. Fissaggio del vetrocamera: il vetrocamera di grande formato (ad esempio a doppia camera con argon e rivestimento basso emissivo, U_g = 0.6 W/(m²·K)) viene installato nell’apertura formata dalle travi in legno e dalla colonna in acciaio. Il fissaggio del vetrocamera agli elementi in legno avviene mediante speciali spessori distanziatori, che garantiscono un gioco minimo per compensare le deformazioni termiche. Lungo il perimetro del vetrocamera vengono installati profili di guarnizione e sigillanti siliconici, che garantiscono la piena tenuta all’aria (n50) e l’impermeabilizzazione. Gli elementi metallici (ad esempio listelli fermavetro in alluminio) possono essere utilizzati per il fissaggio esterno del vetrocamera, creando un aspetto moderno. Per garantire un’adeguata qualità costruttiva, è importante affidarsi a un costruttore affidabile.

Negli edifici ibridi con legno, vetro e metallo, l’intonaco non svolge solo una funzione decorativa, ma rappresenta anche un elemento importante di protezione e di definizione del volume architettonico. Può essere utilizzato per rivestire sia le parti in legno sia quelle in metallo, creando una superficie visivamente unitaria oppure, al contrario, sottolineando il contrasto tra i materiali. Nelle moderne strutture ibride si impiegano spesso intonaci minerali, silicatici, silossanici o acrilici, ciascuno con i propri vantaggi. Gli intonaci minerali (ad esempio a base di cemento o calce) si distinguono per un’elevata traspirabilità e resistenza ai danni meccanici. Gli intonaci silossanici e silicatici sono più elastici, idrorepellenti e durevoli, il che li rende ideali per i lavori esterni nelle condizioni del clima ucraino, dove gli sbalzi di temperatura e l’umidità sono significativi. La loro durata di servizio può raggiungere i 20-30 anni senza perdita delle proprietà estetiche e protettive.

Nell’applicazione dell’intonaco su superfici in legno (ad esempio pareti a telaio isolate) o su profili metallici, è obbligatorio l’uso di appositi strati preparatori. Per il legno può trattarsi di un’impermeabilizzazione traspirante e di una rete di armatura fissata al supporto. Per il metallo, di un trattamento anticorrosivo, di un fondo per aumentare l’adesione e della stessa rete di armatura. È importante tenere conto dei diversi coefficienti di dilatazione termica dei materiali, per prevenire la formazione di fessure nello strato di intonaco. A tale scopo, nei punti di giunzione tra materiali eterogenei o su grandi superfici intonacate vengono realizzati giunti di dilatazione con profili elastici. Questi giunti permettono ai materiali di dilatarsi e contrarsi liberamente senza danneggiare lo strato esterno. Inoltre, l’intonaco può essere strutturato, imitando superfici diverse o creando effetti decorativi unici che completano armoniosamente la texture naturale del legno e la brillantezza del metallo. Per una costruzione di qualità è necessario studiare attentamente i progetti.

Il metallo, unito a legno, vetro e intonaco, svolge un ruolo poliedrico: dalla garanzia della resistenza strutturale alla creazione di raffinati accenti visivi. Nelle strutture ibride gli elementi in acciaio (travi, colonne, capriate) vengono spesso utilizzati laddove è necessaria un’elevata capacità portante con sezioni minime, ad esempio per realizzare grandi campate o sostenere pesanti facciate in vetro. Le strutture in acciaio profilato (profili a U, a doppio T, tubi quadri) possono essere integrate nel telaio in legno come elementi nascosti per aumentare la rigidità, oppure come dettagli architettonici a vista che sottolineano lo stile moderno dell’edificio. Anche l’acciaio inossidabile, l’alluminio e l’acciaio corten sono ampiamente utilizzati per i sistemi di facciata, i fissaggi, gli elementi decorativi e le finiture. L’alluminio, grazie alla sua leggerezza e resistenza alla corrosione, è ideale per profili di finestre e porte, pannelli di facciata ed elementi di ombreggiamento. L’acciaio corten, con il suo caratteristico rivestimento patinato, conferisce all’edificio un fascino industriale e non richiede manutenzione aggiuntiva.

Oltre alle funzioni strutturali, gli elementi metallici possono fungere da anelli di collegamento, permettendo di unire materiali eterogenei in un unico sistema. Ad esempio, mensole e sbalzi metallici possono sostenere pannelli in legno o pensiline in vetro. Le facciate ventilate con pannelli o grigliati metallici garantiscono una protezione aggiuntiva dal sole e dagli agenti atmosferici, permettendo al contempo la circolazione dell’aria, il che migliora il comfort termico dell’edificio. La progettazione degli elementi metallici richiede di tenere conto della loro dilatazione termica e di garantire un’adeguata compensazione di questi movimenti. Secondo la norma ДБН В.2.6-198:2014 ‘Strutture in acciaio. Progettazione’, i calcoli devono tenere conto degli stati limite di capacità portante e di esercizio. Gli elementi di fissaggio (bulloni, rivetti, saldature) devono essere dimensionati per i carichi massimi, tenendo conto degli effetti dinamici, come il vento. È inoltre importante prevenire la corrosione galvanica, che può verificarsi in caso di contatto diretto tra metalli diversi o tra metallo e legno contenente tannini. Ciò si ottiene mediante guarnizioni isolanti e un rivestimento adeguato. Gli esempi di impiego del metallo sono numerosi, in particolare nei progetti delle case modulari ‘Tanihaus’.

La vetrata è uno degli elementi più espressivi degli edifici ibridi che uniscono legno, metallo e intonaco. Conferisce all’edificio leggerezza e trasparenza e amplia visivamente lo spazio, permettendo di sfruttare al massimo la luce naturale. Le tecnologie moderne consentono di realizzare vetrocamera di grande formato con elevate prestazioni termotecniche. I vetrocamera a doppia o tripla camera con argon o kripton e rivestimento basso emissivo (Low-E) possono avere un coefficiente di trasmittanza termica U_g fino a 0.5-0.7 W/(m²·K), conforme ai requisiti per gli edifici a efficienza energetica in Ucraina. Oltre all’isolamento termico, è importante tenere conto delle proprietà di protezione solare del vetro, in particolare per le facciate esposte a sud, per evitare il surriscaldamento degli ambienti in estate. A tal fine si utilizzano vetrocamera con rivestimenti selettivi o con persiane integrate. Esiste anche la soluzione del vetro ‘intelligente’ (smart glass), che modifica la propria trasparenza o capacità di trasmissione della luce in base all’illuminazione o su comando, garantendo una gestione dinamica dell’energia solare.

L’integrazione del vetro nel telaio ibrido richiede un’attenzione particolare ai dettagli. Per garantire un’adeguata tenuta all’aria e impermeabilizzazione si utilizzano appositi sistemi di guarnizione e sigillatura. Le guarnizioni esterne proteggono da acqua e vento, quelle interne dalla penetrazione di umidità e vapore provenienti dall’ambiente. I profili per la vetratura possono essere in legno, alluminio, acciaio o combinati. I profili in legno garantiscono un’ottima coibentazione termica e un’estetica naturale, mentre quelli in alluminio sono più durevoli e permettono di realizzare telai sottili, quasi impercettibili. La vetrata può inoltre far parte di coperture o facciate trasparenti, creando atri e giardini d’inverno. È importante che il montaggio dei vetrocamera venga eseguito da specialisti qualificati nel rispetto delle schede tecnologiche, poiché qualsiasi violazione può portare alla perdita di tenuta e al peggioramento delle prestazioni di esercizio. La progettazione dettagliata dei sistemi di facciata con l’utilizzo del vetro è fondamentale per raggiungere l’estetica e la funzionalità desiderate. Ciò riguarda anche soluzioni architettoniche come la Barnhouse.

L’unione di legno, vetro, metallo e intonaco nell’architettura adattata al clima ucraino apre ampie possibilità per la creazione di edifici unici ed efficienti dal punto di vista energetico. Tenendo conto delle significative escursioni termiche (da -25°C in inverno a +35°C in estate) e dei periodi di elevata umidità, particolare attenzione viene dedicata all’isolamento termico e alla protezione delle strutture dall’umidità. Gli elementi in legno richiedono un accurato trattamento con antisettici e ignifughi, nonché la protezione dall’esposizione diretta agli agenti atmosferici, garantita da sporgenze del tetto, canali di gronda o sistemi di intonaco esterni. Gli elementi metallici devono essere protetti dalla corrosione, e i vetrocamera devono avere valori U ottimali e un’adeguata protezione solare.

Nel contesto della realtà ucraina, le strutture ibride permettono di integrare efficacemente le tradizioni costruttive locali con le tecnologie moderne. Ad esempio, nelle regioni con una silvicoltura sviluppata (Carpazi, Polesia) è possibile utilizzare attivamente il legname locale per il telaio, unendolo a vetrate di grande formato per creare moderni chalet. L’intonaco può imitare le finiture tradizionali ucraine o creare superfici lisce e minimaliste. Un aspetto importante è anche la possibilità di introdurre sistemi di riscaldamento solare passivo (tramite ampie finestre orientate a sud) e ventilazione naturale, che riduce il carico sugli impianti tecnologici. La progettazione di edifici che uniscono questi materiali deve tenere conto delle norme edilizie locali (ДБН), degli standard di efficienza energetica e dei requisiti di sicurezza antincendio. Ad esempio, secondo la norma ДБН В.1.1-7:2016 ‘Sicurezza antincendio degli oggetti edilizi’, le strutture in legno devono avere un adeguato grado di resistenza al fuoco, ottenibile mediante trattamento con ignifughi o protezione con materiali incombustibili (ad esempio cartongesso sotto l’intonaco). Ciò permette non solo di creare edifici esteticamente attraenti e funzionali, ma anche di garantirne la durata e la sicurezza nelle condizioni del clima ucraino. Maggiori informazioni sono disponibili nella pagina dell’architetto.