La costruzione e il funzionamento di tutti i tipi di edifici utilizza grandi quantità di energia e risorse naturali. I ricercatori di tutto il mondo hanno quindi cercato modi per rendere gli edifici più efficienti e meno dipendenti da materiali ad alta intensità di emissioni.

Ora, un progetto sviluppato attraverso una classe del MIT ha ideato un design ad alta efficienza energetica per un grande edificio comunitario che utilizza uno dei materiali da costruzione più antichi del mondo. Per questa struttura, chiamato "la casa lunga, "Legni massicci fatti di legname convenzionale verrebbero laminati insieme come una sorta di compensato di grandi dimensioni.

Il progetto sarà presentato questo ottobre alla Maine Mass Timber Conference, che si dedica ad esplorare nuovi usi di questo materiale, che può essere utilizzato per costruire in sicurezza, grattacieli sani, se i regolamenti edilizi lo consentono.

Giovanni Klein, un ricercatore nel dipartimento di architettura del MIT che ha tenuto un seminario chiamato Mass Timber Design che ha ideato il nuovo design, spiega che "in Nord America, abbiamo un'abbondanza di risorse forestali, e molto è invaso. C'è uno sforzo per trovare modi per utilizzare i prodotti forestali in modo sostenibile, e le foreste stanno attivamente subendo processi di diradamento per prevenire incendi boschivi e infestazioni di coleotteri".

Le persone tendono a pensare al legno come un materiale adatto per strutture alte solo pochi piani, ma non per strutture più grandi, dice Klein. Ma già alcuni costruttori stanno iniziando a utilizzare prodotti in legno massiccio (un termine che si applica fondamentalmente a qualsiasi prodotto in legno molto più grande del legname convenzionale) per strutture più grandi, compresi edifici di media altezza fino a 20 piani. Anche gli edifici più alti dovrebbero in definitiva essere pratici con questa tecnologia, lui dice. Uno dei più grandi edifici in legno massiccio negli Stati Uniti è il nuovo 82, John W. Olver Design Building di 1.000 piedi quadrati presso l'Università del Massachusetts ad Amherst.

Una delle prime domande che le persone si pongono quando sentono parlare di tale costruzione ha a che fare con il fuoco. Strutture in legno così alte possono davvero essere sicure? Infatti, Klein dice, i test hanno dimostrato che le strutture in legno massiccio possono resistere al fuoco altrettanto o meglio dell'acciaio. Questo perché il legno esposto al fuoco produce naturalmente uno strato di carbone, che è altamente isolante e può proteggere la maggior parte del legno per più di due ore. Acciaio, in contrasto, può guastarsi improvvisamente quando il calore lo ammorbidisce e lo fa deformare.

Klein spiega che questa resistenza al fuoco naturale ha senso quando si pensa di far cadere un fiammifero acceso su un mucchio di trucioli di legno, invece di lasciarlo cadere su un registro. I trucioli prenderanno fuoco, ma sul registro verrà semplicemente sputacchiata una corrispondenza. Maggiore è la massa del legno, meglio resiste all'accensione.

La struttura progettata dalla classe utilizza travi massicce costituite da strati di tranciati di legno laminati tra loro, un processo noto come legno lamellare impiallacciato (LVL), trasformato in pannelli lunghi 50 piedi, 10 piedi di larghezza, e più di 6 pollici di spessore Questi sono tagliati a misura e usati per fare una serie di grandi archi, 40 piedi di altezza fino al picco centrale e si estende per 50 piedi di diametro, costituito da profilati a sezione triangolare per aggiungere resistenza strutturale. Una serie di questi archi viene assemblata per creare un ampio spazio chiuso senza bisogno di supporti strutturali interni. Il design plissettato del tetto è progettato per ospitare pannelli solari e finestre per l'illuminazione naturale e il riscaldamento solare passivo.

"La profondità strutturale ottenuta costruendo la sezione triangolare ci aiuta a raggiungere la luce netta desiderata per lo spazio comune, il tutto prestando un linguaggio visivo sia all'interno che all'esterno della struttura, "dice Demi Fang, uno studente laureato in architettura del MIT che faceva parte del team di progettazione. "Ogni arco si assottiglia e si allarga lungo la sua lunghezza, perché non tutti i punti lungo l'arco saranno soggetti alla stessa grandezza di forze, e questa profondità variabile della sezione esprime sia le prestazioni strutturali che incoraggiano il risparmio di materiali, " lei dice.

Gli archi sarebbero stati costruiti in fabbrica in sezioni, e poi imbullonati in loco per realizzare l'intero edificio. Poiché l'edificio sarebbe in gran parte prefabbricato, l'effettivo processo di costruzione in loco sarebbe notevolmente snellito, dice Klein.

"The Longhouse è un edificio multifunzionale, progettato per ospitare una vasta gamma di scenari di eventi dal co-working, lezioni di ginnastica, miscelatori sociali, mostre, cene e conferenze, "Klein dice, aggiungendo che si basa su una lunga tradizione di tali strutture comuni nelle culture di tutto il mondo.

Considerando che la produzione di calcestruzzo, utilizzato nella maggior parte dei grandi edifici del mondo, comporta grandi rilasci di gas serra dalla cottura del calcare, la costruzione in legno massiccio ha l'effetto opposto, dice Klein. Mentre il cemento aumenta l'onere mondiale dei gas serra, il legno in realtà lo riduce, perché il carbonio sottratto all'aria durante la crescita degli alberi è essenzialmente sequestrato per tutta la durata dell'edificio. "L'edificio è un pozzo di carbonio, " lui dice.

Un ostacolo a un maggiore uso di legno massiccio per grandi strutture è negli attuali codici edilizi degli Stati Uniti, Klein dice, che limitano l'uso del legno strutturale agli edifici residenziali fino a cinque piani, o edifici commerciali fino a sei piani. Ma la recente costruzione di edifici in legno molto più alti in Europa, Australia, e il Canada, compreso un edificio in legno di 18 piani nella Columbia Britannica, dovrebbe aiutare a stabilire la sicurezza di tali edifici e portare alle necessarie modifiche al codice, lui dice.

Il design Longhouse è stato sviluppato da un team interdisciplinare in 4.S13 (Mass Timber Design), un laboratorio di progettazione nel dipartimento di architettura del MIT che esplora il futuro degli edifici sostenibili. Il team includeva John Fechtel, Paolo Corto, Demi Fang, Andrew Brose, Hyerin Lee, e Alexandre Beaudouin-Mackay. È stato sostenuto dal Dipartimento di Architettura, BuroHappold Engineering e Nova Concepts.