Nel bosco: l'ascesa degli edifici alti sostenibili

Gli edifici alti rappresentano una sfida unica per la sostenibilità perché offrono impatti ambientali sia positivi che negativi. Gli impatti positivi includono la riduzione dell'espansione urbana, la promozione di trasporti alternativi e l'autorizzazione di un uso efficiente dell'energia su scala distrettuale. Ma questi vantaggi si ottengono a costo di emettere più anidride carbonica per produrre i materiali necessari e per costruire l'edificio.

Grattacielo rigenerativo di Haptic e Ramboll (Foto: Forbes Massie Studio)

L'impronta di carbonio incorporata di un edificio alto è significativamente più alta rispetto a quella degli edifici bassi su base per piede quadrato. Questo perché la struttura è solitamente responsabile della maggior parte dell'impronta di carbonio incorporata di un edificio e gli edifici alti richiedono più struttura per supportare la loro altezza.

Gli edifici alti sono solitamente costruiti in acciaio o cemento, ma cosa succederebbe se esistesse un'alternativa in grado di aumentare l'impatto positivo dell'edificio alto?

Lo studio di architettura e ingegneria Skidmore, Owings & Merrill e i ricercatori dell'Università statale dell'Oregon hanno recentemente avviato un progetto di ricerca per analizzare le caratteristiche prestazionali di un sistema di solaio strutturale ibrido in legno e calcestruzzo che potrebbe offrire al settore un'alternativa di costruzione tradizionale con piastre piane.

Grandi edifici, bassi costi

Lo scopo del progetto di ricerca era studiare sistemi strutturali concettuali per edifici alti che fossero il più possibile sostenibili, pur rimanendo competitivi in termini di costi rispetto alle tecniche costruttive contemporanee.

Gli autori dello studio hanno osservato che sistemi strutturali un tempo considerati impraticabili con il legno sono ora realizzabili, grazie alle loro migliorate proprietà ingegneristiche.

Hanno inoltre osservato una maggiore accettazione, all'interno della comunità ingegneristica, delle strutture ibride, in cui il legno viene combinato con materiali quali acciaio e/o cemento.

Infatti, una delle conclusioni del rapporto è che gli edifici costruiti utilizzando tali materiali potrebbero potenzialmente produrre forze di inerzia inferiori durante i terremoti, oltre a essere più flessibili e meno inclini a subire danni significativi.

Inoltre, il moderno trattamento del legno negli edifici consente di ottenere le classificazioni antincendio necessarie per una costruzione pratica.

I giganti del legname in Europa

Gli edifici alti costruiti in legno stanno comparendo sempre più frequentemente nelle città, poiché le aziende sviluppano nuovi prodotti, tecniche e materiali per aumentare la sostenibilità delle infrastrutture alte. La Norvegia è stata all'avanguardia in questa tendenza, completando la torre Mjøstårnet a Brumunddal nel 2019.

Questo edificio storico, ufficialmente la struttura in legno più alta del mondo con i suoi 85,4 m, dimostra che edifici di questo tipo possono essere costruiti utilizzando risorse locali, fornitori e materiali sostenibili.

Moelven Limtre ha svolto un ruolo fondamentale nella costruzione della torre. L'azienda produce il laminato di legno noto come glulam ed è stata responsabile della produzione e dell'installazione di colonne, travi e diagonali in glulam per il sistema portante primario.

I vani ascensore e i balconi sono stati realizzati in legno lamellare incrociato (CLT), che conferisce loro maggiore resistenza, stabilità dimensionale e rigidità, mentre per i pavimenti fino all'11° piano sono state utilizzate lastre di legno.

Costruzione unita

La torre in legno HoHo Wien a Vienna, in Austria, è alta 84 metri

La torre in legno HoHo Wien a Vienna, Austria, è altrettanto impressionante, e solo 140 cm più corta di Mjøstårnet. Circa il 75% della struttura totale è realizzata in legno.

Per quanto riguarda le credenziali di sostenibilità dell'edificio, gli sviluppatori affermano che alle foreste austriache sono bastati solo un'ora e 17 minuti per far ricrescere il volume di abete rosso utilizzato nella sua costruzione.

Uno dei fornitori di legname per la torre, Hasslacher, ha portato 800 colonne in legno lamellare incollato e 14.400 m2 di CLT per gli elementi delle pareti esterne. In totale, per la consegna sono stati necessari solo 50 camion.

Il calcestruzzo utilizzato nella costruzione dell'HoHo Wien è utilizzato in una forma nota come XC, un composito di legno e calcestruzzo. Questi sono stati fissati ai nuclei dell'edificio o della struttura dell'edificio e collegati con supporti per pareti esterne in legno massiccio.

L'azienda di calcestruzzo Kirchdorfer ha collaborato con lo specialista degli imballaggi Mayr-Melnhof per sviluppare la soluzione XC e ha consegnato al cantiere più di 1.000 elementi compositi.

Nel caso di entrambe le torri, la combinazione di elementi in legno all'avanguardia e di un approccio integrato è stata la chiave del loro successo sostenibile.

Movimento di massa del legname

Nel 2017, il Council on Tall Buildings and Urban Habitat ha pubblicato "Tall Timber: A Global Audit". Lo studio ha preso in considerazione tutti i 48 progetti di legname massiccio noti di sette piani o più che erano stati proposti, erano in costruzione o erano stati completati.

Da allora, il movimento del legno massiccio ha acquisito un notevole slancio con oltre 200 edifici in legno massiccio in tutto il mondo, alti sette piani o più. Il legno ha subito notevoli progressi nelle sue capacità tecnologiche.

Di recente, Ramboll e lo studio di architettura Haptic Architects hanno collaborato per esplorare lo sviluppo sostenibile attraverso una torre modulare rigenerativa.

Un esperto di grattacieli di Ramboll afferma che per ridurre le emissioni di carbonio, la struttura portante principale è incentrata su una struttura in legno composta da ponti rigidi strutturali alti tre piani, in cui ogni ponte rigido o permanente sostiene tre ponti intermedi morbidi o temporanei.

Nel grattacielo rigenerativo di Haptic e Ramboll, i moduli obsoleti possono essere sostituiti (Foto: Forbes Massie Studio)

"Il grattacielo rigenerativo utilizza pavimenti duri, rivestiti con legno lamellare incrociato (CLT). Le strutture portanti sono realizzate utilizzando una combinazione di sezioni di legno lamellare incollato e acciaio riciclato", ha affermato un esperto di grattacieli di Ramboll.

Adottando questo approccio alla costruzione di edifici alti, è stato possibile considerare i moduli in termini di volume, non di superficie, aumentando la flessibilità e l'adattabilità dell'intera struttura.

"Invece di demolire l'intero edificio", aggiunge l'esperto di grattacieli Ramboll, "i moduli obsoleti possono essere semplicemente sostituiti con quelli nuovi, senza vincoli orizzontali o verticali, per soddisfare nuovi requisiti spaziali. Incorporare flessibilità e adattabilità nella filosofia di costruzione offre un'opportunità per fare veri progressi verso edifici alti sostenibili".

Poiché le strutture sono progettate per durare a lungo, la scelta del materiale da costruzione per la costruzione modulare di grattacieli si è basata sul mantenimento al minimo dell'impronta di carbonio. Coloro che stanno dietro alla struttura sostenibile sperano di creare un nuovo precedente nel settore edile.

"In teoria, adottare queste filosofie costruttive potrebbe portare alla realizzazione di edifici che potrebbero potenzialmente durare per sempre", aggiunge l'esperto di grattacieli Ramboll.

Meva, specialista in casseforme e impalcature, sottolinea che, sebbene il legno rappresenti una scelta più ecologica per alcune applicazioni, è necessario bilanciare tale scelta con l'impatto ambientale della deforestazione per raccogliere il materiale e con gli scarti creati dalle casseforme in compensato.

Le casseforme in compensato immagazzinano carbonio nocivo all'interno del materiale stesso, proteggendo quindi l'ambiente. Inoltre, possono anche essere raccolte e prodotte localmente, in modo che il materiale non debba viaggiare così lontano per raggiungere il sito, il che consente di risparmiare emissioni dai veicoli di trasporto.

Con la crescente popolarità delle sue proprietà sostenibili, aumenta anche la domanda, che alimenta la deforestazione e crea un equilibrio ecologico, afferma Meva. Secondo la World Wildlife Foundation (WWF), il commercio di prodotti forestali è aumentato in modo significativo negli ultimi cinque decenni, con il disboscamento illegale che in alcuni casi rappresenta il 40-50% di tutto il disboscamento.

Il WWF aggiunge che poiché le foreste immagazzinano grandi quantità di carbonio, la distruzione di queste aree contribuisce al riscaldamento globale rilasciando carbonio nell'atmosfera: circa il 15% delle emissioni globali di gas serra è causato dalla deforestazione.

Tecnologia intelligente nelle costruzioni in legno

(Foto: Tide)

Poiché i progetti stanno diventando sempre più ambiziosi, la tecnologia edilizia si sta sviluppando a un ritmo che dimostra la sua capacità di supportare idee nuove e audaci. L'esperto di grattacieli di Ramboll ritiene che l'integrazione con l'ambiente digitale sia uno strumento potente per creare soluzioni sostenibili per grattacieli.

"Gli edifici alti possono essere progettati come piattaforme per sfruttare appieno le ultime e future tecnologie intelligenti. Migliaia di sensori intelligenti inviano dati ai sistemi di gestione degli edifici integrati per consentire all'edificio di adattarsi e ottimizzare per una migliore efficienza energetica, sicurezza e protezione.

"L'utilizzo di queste strategie in modo integrato crea valore sia per i nostri clienti che per la società nel suo complesso e fornisce un modello per un grattacielo sostenibile".