Una stufa per edifici in legno sicuri
Le costruzioni in legno stanno vivendo una rinascita in Svizzera. I ricercatori dell'ETH utilizzano un simulatore di incendio sull'Hönggerberg per testare i componenti in legno per la costruzione di edifici di tutte le dimensioni. Il forno, realizzato su misura, consente di simulare processi di incendio realistici.
Un incendio domestico non procede sempre nello stesso modo. Il materiale combustibile prende fuoco, la temperatura aumenta, l’incendio cresce e si diffonde. Il volume della stanza esistente, il carico di fuoco, la temperatura e la concentrazione di ossigeno nella stanza dell’incendio influenzano il suo corso. L’ultima acquisizione dell’Istituto di Analisi e Progettazione Strutturale presso il Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e Geomatica del Politecnico di Zurigo ha lo scopo di mostrare il comportamento delle strutture in legno in diversi scenari di incendio. Le conoscenze acquisite contribuiranno a loro volta ad ampliare le possibilità di utilizzo del legno come materiale da costruzione sicuro e sostenibile.
Simulare con precisione i processi di incendio
Il forno, sviluppato appositamente per le simulazioni di incendio, è costato circa 2,5 milioni di franchi svizzeri, comprese le misure di conversione, ha un aspetto robusto e si trova nel centro di riscaldamento del campus di Hönggerberg. Si tratta di un cubo di metallo rinforzato con travi di acciaio, con una camera di combustione alta un metro, larga un metro e lunga poco meno di 1,7 metri. È alimentato da 10 bruciatori a gas, metà dei quali sono montati su ciascuno dei due lati lunghi. Possono riscaldare il forno a oltre 1.400 gradi. Diverse telecamere all’esterno della camera di combustione registrano i test e si può anche analizzare la composizione dei gas di combustione.
“Possiamo regolare con precisione la temperatura nel forno e anche il contenuto di ossigeno”, spiega con orgoglio Andrea Frangi. Inoltre, i componenti in legno o altri materiali da costruzione comuni possono essere caricati fino a 50 tonnellate durante i test. Il professore di costruzioni in legno ha avviato l’acquisto del simulatore di incendio e ha contribuito a determinarne le specifiche. “Il forno ci permette di simulare diverse storie di incendio e di testare il loro effetto sulle strutture in legno”
Il legnocome materiale da costruzione è sostenibile e sicuro
L’edilizia in legno è in piena espansione in Svizzera. E gli edifici stanno crescendo. A Regensdorf, Zug, Winterthur e Zurigo, si stanno progettando o sono già in costruzione grattacieli in legno con altezze da 75 a 108 metri. Il fatto che ciò sia possibile è dovuto anche a decenni di lavoro di ricerca, come quello svolto dal Gruppo Frangis nel simulatore di incendio. I nuovi prodotti per l’edilizia e le tecnologie per collegare i componenti in legno rendono possibili anche costruzioni sempre più grandi e insolite.
Fino al 2004, in questo Paese erano consentiti solo edifici di uno o due piani con una struttura portante in legno. Dal 2005, il limite era di sei piani e dal 2015 non esiste più un limite massimo. “I grattacieli previsti sono certamente progetti faro”, afferma Frangi. “Ma per gli edifici di media altezza, il legno si è affermato da tempo come materiale da costruzione e convince per il buon rapporto qualità-prezzo, la sostenibilità e la sicurezza”. Quest’ultimo aspetto può sorprendere, ma mentre le travi in acciaio possono deformarsi in caso di incendio e quindi diventare instabili, le strutture in legno possono mantenere la loro integrità strutturale più a lungo.
La capacità di carico di una trave in legno in caso di incendio è determinata essenzialmente dalle sue dimensioni. Se la trave brucia, circa quattro centimetri di legno si trasformano in carbone all’ora sui lati esposti al fuoco. I possibili punti deboli sono gli elementi di collegamento e i dettagli costruttivi. Per ampliare le possibili applicazioni delle moderne costruzioni in legno, Andrea Frangi e il suo team vogliono approfondire la ricerca sul comportamento di combustione dei componenti e delle connessioni in legno in condizioni realistiche. “Il settore edile causa una grande percentuale di emissioni dannose per il clima. Con la nostra ricerca, possiamo contribuire a far sì che il legno, risorsa rinnovabile e capace di immagazzinare CO2, venga utilizzato ancora di più come materiale da costruzione”, è convinto Frangi.