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Ingegneria edile

Negli ultimi anni, il modo di costruire gli edifici nelle nostre regioni climatiche ha subito una trasformazione sostanziale. A causa dei requisiti sempre più rigorosi in materia di fisica delle costruzioni, la progettazione degli edifici e la costruzione stessa sono diventate sempre più complesse negli ultimi anni.
Gli architetti e gli ingegneri analizzano i progetti edilizi e discutono i dettagli tecnici durante la fase di progettazione.
Sezione trasversale di un moderno edificio in legno con struttura portante a telaio e isolamento termico multistrato.

Edilizia in legno

Le case in legno esistono già da centinaia di anni. Tuttavia, le case in legno odierne hanno ben poco in comune con le capanne di tronchi dei tempi antichi. Le costruzioni in legno odierne sono strutture altamente complesse. La struttura portante è costituita da un telaio in legno, nel quale vengono inserite finestre e porte mediante travi disposte orizzontalmente. La struttura portante viene poi isolata e, nella maggior parte dei casi, chiusa su ampie superfici mediante pannelli.

I vantaggi dell'edilizia in legno

I vantaggi dell’edilizia in legno consistono innanzitutto nel peso ridotto della struttura, che consente un facile trasporto di intere sezioni di parete e, di conseguenza, un elevato grado di prefabbricazione delle pareti stesse. Pertanto, a prima vista, l’edilizia in legno appare come un metodo di costruzione molto rapido, poiché in cantiere le pareti devono solo essere assemblate. Il breve tempo di montaggio in loco è tuttavia preceduto da settimane di assemblaggio nelle linee di produzione delle strutture in legno. In definitiva, ciò comporta un periodo di attesa per il committente, per cui la casa acquistata non può essere utilizzata molto prima rispetto a una casa costruita in muratura. La struttura in legno può tuttavia essere isolata molto bene.
Casa prefabbricata in legno in fase di costruzione, con un operaio che sostiene le travi di legno per consentire il montaggio rapido delle sezioni di parete.
Illustrazione di un ponte termico in un edificio in legno con giunto attraversato da correnti d'aria, che causa problemi di umidità.

Le sfide relative alla tenuta all'aria nell'edilizia in legno

L’isolamento termico è ottimo anche nel caso di pareti in legno sottili. Tuttavia, la tenuta all’aria rappresenta spesso una sfida, poiché i numerosi giunti orizzontali e verticali del legno rendono inevitabili la presenza di fessure e interstizi. La tenuta all’aria viene garantita con un procedimento tecnicamente complesso che prevede l’utilizzo di pannelli di installazione interni, pellicole e nastri adesivi. Ciò può tuttavia causare problemi nel corso del tempo a causa dell’invecchiamento degli adesivi e dei materiali.

Il legno e l’umidità: un binomio critico

Il legno reagisce all’umidità, all’acqua e al calore e „lavora“ per tutta la sua vita utile. Semplici travi e assi di legno possono deformarsi e incurvarsi nel corso del tempo, compromettendo così la tenuta all’aria dell’edificio. Anche il comportamento degli utenti svolge un ruolo importante in questo contesto.

Problemi a lungo termine causati dalla mancanza di tenuta all’aria

Se nei primi anni i proprietari sono ancora consapevoli di quanto sia importante la tenuta all’aria per l’intera struttura, tale consapevolezza spesso si affievolisce con il passare degli anni.
Se, dopo 15 anni, si pratica un foro per installare una presa elettrica e si compromette la tenuta all’aria, dietro i pannelli dello strato isolante può formarsi, inosservata, della condensa. Ciò può causare gravi danni non solo alla struttura, ma anche alla qualità dell’aria interna. Spesso tali infiltrazioni vengono notate solo quando l’isolamento e la struttura sono umidi e, eventualmente, sono già rilevabili spore di muffa nell’aria interna.

Test Blower Door per la misurazione delle perdite d'aria in un edificio, al fine di individuare eventuali problemi di umidità.

I materiali a base di legno e la loro sensibilità all'umidità

I materiali a base di legno sono igroscopici, ovvero assorbono l'umidità. Di conseguenza, sono in linea di principio più sensibili all'acqua e agli agenti atmosferici.
Le facciate devono essere progettate con grande cura e realizzate a regola d'arte.
Le infiltrazioni a livello dei davanzali delle finestre, dei raccordi o di altri elementi costruttivi possono danneggiare rapidamente e in modo permanente una struttura in legno.

Costruzione in muratura

Le case in muratura massiccia o in calcestruzzo sono, in linea di principio, più robuste e resistenti alle tempeste, all’acqua e ad altri fattori ambientali rispetto alle costruzioni con struttura a telaio in legno. Anche l’isolamento acustico è – come già descritto – più facile da realizzare in una costruzione massiccia rispetto a una costruzione leggera in legno.

Durata nel tempo delle costruzioni in muratura massiccia

Un esempio di durata nel tempo è il Colosseo di Roma. Fu completato intorno al 70 d.C. ed è realizzato in calcestruzzo, che resiste quindi alle intemperie ormai da quasi 2000 anni.
Il Colosseo a Roma di notte – un esempio della longevità delle costruzioni massicce in calcestruzzo.

Metodo di costruzione e regolazione dell'umidità

Il peso di un edificio massiccio può essere prefabbricato e trasportato solo in misura limitata. Le case massicce vengono solitamente costruite in loco, in cantiere, con muratura o calcestruzzo. La fase di costruzione dura alcuni mesi ed è inevitabilmente esposta alle intemperie, motivo per cui anche la fase di essiccazione, una volta realizzato il tetto, può richiedere diversi mesi.

Al più tardi quando l’elettricista collegherà il campanello, la casa presenterà solo un’umidità residua minima, che scomparirà del tutto dopo il primo periodo di riscaldamento.

Conducibilità termica dei materiali da costruzione massicci

I materiali massicci e pesanti come la pietra, il metallo, il vetro, il calcestruzzo o i mattoni hanno un’elevata densità specifica e sono quindi particolarmente conduttivi dal punto di vista termico. Ciò significa che trasmettono molto bene il calore, il che è indesiderabile nell’edilizia residenziale, poiché si deve ridurre al minimo la dispersione di energia, che è dannosa per il clima e costosa. Tuttavia, grazie a misure di isolamento supplementari è possibile raggiungere il massimo livello di comfort.

Immagine termografica di un’abitazione in muratura – evidenzia evidenti perdite di calore in corrispondenza di finestre, soffitti ed elementi costruttivi non coibentati.

Migliore isolamento termico grazie ai blocchi porosi

Nel corso degli ultimi decenni, l’industria lapidea ha sviluppato blocchi da muratura porosi che, grazie alle inclusioni d’aria e alle cavità, riducono il proprio peso specifico e garantiscono migliori prestazioni di isolamento termico.
Il classico mattone forato non solo presenta oggi numerose cavità direttamente visibili, ma all’argilla argillosa vengono inoltre aggiunte delle sfere (ad es. EPS) che bruciano durante la cottura del mattone, creando così ulteriori sacche d’aria.
Tuttavia, questa porosità rende il materiale da muratura anche più morbido, il che complica il fissaggio di oggetti pesanti nella muratura.

Prevenzione delle perdite di calore attraverso misure di isolamento

Molti tipi di mattoni da muratura, come quelli in calcestruzzo cellulare, in pomice o in argilla espansa, contengono il maggior numero possibile di inclusioni d’aria. Ciò migliora i valori di isolamento, ma va a discapito della resistenza e dell’isolamento acustico strutturale.
Per evitare l'aumento della dispersione termica nei materiali da costruzione per pareti massicce, viene applicato uno strato aggiuntivo di isolamento termico. Tale misura deve essere pianificata con cura e realizzata in modo uniforme, al fine di evitare i ponti termici.

Tali ponti termici possono causare la formazione di punti freddi all’interno dell’abitazione, nei quali l’aria interna si condensa, favorendo così la formazione di muffa.

Ponti termici e andamento della temperatura nelle costruzioni in muratura

Per ridurre le perdite di calore causate dai materiali da costruzione massicci delle pareti, viene applicato uno strato aggiuntivo di isolamento termico. Tale misura deve essere pianificata con cura e attuata in modo coerente per evitare i ponti termici. I ponti termici possono causare la formazione di punti freddi all’interno dell’abitazione, nei quali l’aria interna si condensa. A lungo termine, ciò può favorire la formazione di muffa.

Andamento delle isoterme di una parete frontale

Il seguente disegno tecnico illustra gli intervalli di temperatura presenti nella parete. L'utilizzo di materiali e giunti diversi determina differenze di temperatura che incidono sull'isolamento termico.

Dissipazione del calore nella muratura

La muratura conduce il calore non solo in senso orizzontale, ma anche in senso verticale. In questo modo, il calore raggiunge la parte superiore della muratura e viene dissipato dall’esterno, in modo quasi impercettibile, sotto le tegole. In assenza di un adeguato isolamento, ciò può comportare una notevole perdita di energia.
Andamento delle isoterme di una parete frontale con rappresentazione cromatica dell'andamento delle temperature e delle possibili perdite termiche in un edificio in muratura massiccia.
L'immagine termografica evidenzia le perdite di calore in una zona del tetto non adeguatamente isolata, con distribuzioni termiche e ponti termici critici.

Punti critici e formazione di umidità

Un isolamento termico insufficiente può causare differenze di temperatura critiche. La termocamera evidenzia chiaramente una temperatura inferiore alla soglia critica di 13 °C nell’angolo tra la capriata e la parete del frontone. Tali punti sono particolarmente soggetti alla formazione di condensa, il che, a lungo termine, può causare problemi di umidità e la formazione di muffa.

Accumulo di calore e clima interno

Un importante vantaggio degli edifici massicci è che la massa delle pareti e dei solai accumula calore, garantendo così un clima interno più equilibrato. Sono soprattutto gli elementi strutturali interni a svolgere questa funzione.
Gli elementi costruttivi esterni, invece, fungono da barriera tra l’aria calda degli ambienti interni e l’aria fredda esterna. Anche in presenza del miglior isolamento termico, la temperatura viene convogliata lungo il gradiente termico – in inverno verso l’esterno.

Una superficie fredda non irradia calore, ma sottrae energia all’ambiente. Pertanto, pareti ben isolate sono fondamentali per l’efficienza energetica di una casa in muratura.

Tenuta all’aria e vantaggi a lungo termine

L'ermeticità di un edificio è più facile da garantire nelle case in muratura rispetto alle costruzioni con struttura in legno. Grazie alla struttura omogenea delle pareti, i punti deboli e i difetti diventano visibili più rapidamente e possono essere corretti, garantendo così che la struttura dell'edificio rimanga intatta nel lungo periodo.

Le case in muratura ben costruite e isolate hanno una durata di vita di molti decenni.

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