Laboratorio per l'umwelt und geomatik

Gli edifici per uffici raramente attirano l'attenzione. La Casa delle Risorse Naturali (HoNR) è molto diversa: una semplice struttura a scheletro permette di progettare la pianta in modo flessibile, con pareti interne ed esterne disposte a piacere. Le facciate trasparenti e l'involucro esterno senza soluzione di continuità ne fanno un luogo di lavoro piacevole. Tuttavia, l'HoNR non è solo un edificio per uffici innovativo, ma serve anche all'ETH di Zurigo come laboratorio di ricerca per l'Umwelt und Geomatik sostenibile.

Sei professori degli Istituti di Analisi e Costruzione Strutturale, Materiali da Costruzione e Tecnologia dell'Architettura hanno partecipato alla costruzione dell'edificio con i loro gruppi di ricerca e hanno realizzato i loro progetti di ricerca direttamente sull'edificio. Tuttavia, il loro lavoro è tutt'altro che concluso con l'inaugurazione. Insieme, ora vogliono testare le tecnologie che hanno sviluppato per un periodo di tempo più lungo, per scoprire i vantaggi e i punti deboli. Il presidente dell'ETH, Lino Guzzella, ha parlato del nuovo edificio speciale: "La Casa delle risorse naturali è un ottimo esempio di interdisciplinarità in azione. Mostra come la materia prima indigena, il legno, possa essere utilizzata in modo sostenibile e tecnicamente sofisticato".

I moduli solari si spostano

La facciata dell'edificio è un banco di prova. Gli scienziati hanno installato una facciata solare adattiva su parte dell'involucro dell'edificio, che genera elettricità e aiuta a regolare il fabbisogno energetico per riscaldare e raffreddare l'edificio. La facciata è composta da moduli mobili realizzati con celle solari a film sottile che possono essere spostati con attuatori controllati ad aria compressa. Grazie a questi attuatori, le celle solari si allineano alla posizione del sole, ma si adattano anche alle esigenze di calore e luce dell'edificio e, in particolare, al comportamento degli utenti.

Gli scienziati presentano anche un sistema che consente di seguire i moduli solari sui tetti in base alla posizione del sole. Questo sistema di inseguimento è azionato da speciali lamelle di legno divise in due parti. Gli scienziati sfruttano la proprietà del legno di gonfiarsi o restringersi al variare dell'umidità relativa. A tal fine, vengono incollati due strati di legno con diversi orientamenti delle fibre. Se l'umidità cambia, gli strati si piegano di conseguenza e si crea un elemento mobile in legno. Poiché l'umidità relativa diminuisce nelle giornate di sole e aumenta nel tardo pomeriggio e di notte, i doppi strati di legno possono essere utilizzati come una sorta di motore naturale per l'inseguimento dei moduli solari.

Una novità mondiale realizzata con il legno svizzero

Non solo le nuove tecnologie, ma anche il metodo di costruzione dell'HoNR è unico. Per la costruzione è stata utilizzata una novità mondiale: un soffitto in legno-calcestruzzo composito con legno di faggio proveniente da foreste svizzere. Un pannello di impiallacciatura di faggio di quattro centimetri di spessore funge sia da elemento di casseratura che da armatura, oltre a fornire una superficie attraente. Questo nuovo soffitto composito ha proprietà portanti simili a quelle dei soffitti in cemento armato, gli elementi portanti più comunemente utilizzati in Svizzera. Un'altra caratteristica unica è la costruzione del tetto con un soffitto in legno di faggio, in cui le lamelle di legno sono disposte trasversalmente. Questo distribuisce i carichi in due direzioni, proprio come un soffitto in cemento armato.

Anche la struttura del telaio dell'HoNR è realizzata in legno svizzero. I supporti sono realizzati al 100% in frassino, mentre gli sponsor sono in frassino e abete rosso per aumentare la resistenza. Inoltre, tutti gli sponsor sono pretensionati con un cavo che attraversa il legno all'interno. Di conseguenza, gli sponsor sono autocentranti e l'intera struttura portante è particolarmente malleabile, rendendola significativamente più resistente ai terremoti.

Monitorare il funzionamento del legno

Gli scienziati dell'ETH hanno installato un sistema di monitoraggio completo nell'HoNR per registrare i cambiamenti dell'edificio nel corso degli anni: Misurano regolarmente l'umidità della costruzione in legno e registrano le deformazioni con l'aiuto di una stazione totale. Speciali sensori misurano lo spostamento relativo tra il legno e il cemento nel soffitto composito. Durante la costruzione, gli scienziati hanno utilizzato una fitta rete di sensori per monitorare il comportamento della struttura portante. Hanno inoltre utilizzato 16 celle di carico per misurare la forza di precompressione in ogni singolo cavo di precompressione.

Anche la vita quotidiana mostrerà come le nuove tecnologie si dimostrano. "Documenteremo esattamente il grado di soddisfazione degli utenti nei confronti dell'edificio", spiega il responsabile del progetto Andrea Frangi, professore di costruzioni in legno presso l'Istituto di analisi e costruzione strutturale dell'ETH di Zurigo. Egli spera che i risultati del progetto possano dare impulso anche all'industria svizzera della lavorazione del legno. Frangi vede un grande potenziale per la Svizzera nelle costruzioni in legno. La percentuale di alberi decidui nelle foreste svizzere sta aumentando a causa del riscaldamento globale. "Il legno svizzero ha un grande potenziale. Speriamo che le aziende lo riconoscano e seguano i nostri approcci".

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