Una stufa per costruzioni in legno sicure
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 personalizzato consente di simulare modelli di incendio realistici.
L'incendio di una casa non è sempre uguale. Il materiale infiammabile 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 corso dell'incendio. L'ultima acquisizione dell'Istituto di Analisi e Costruzione Strutturale del Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e Geomatica dell'ETH di Zurigo ha lo scopo di mostrare il comportamento delle strutture in legno in diversi scenari di incendio. Le conoscenze acquisite contribuiranno ad ampliare le possibilità di utilizzo del legno come materiale da costruzione sicuro e sostenibile.
Simulazione precisa della progressione del fuoco
Il forno, sviluppato appositamente per le simulazioni di incendio, è costato circa 2,5 milioni di franchi svizzeri, compresi i lavori di conversione, ha un aspetto robusto ed è ospitato nel centro di riscaldamento del Campus Hönggerberg. È un cubo metallico rinforzato con travi d'acciaio con una camera di combustione alta un metro, larga un metro e lunga quasi 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. I test vengono registrati con diverse telecamere all'esterno della camera di combustione e la composizione dei gas di combustione può essere analizzata.
"Possiamo regolare con precisione la temperatura del forno e 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 d'incendio e ha contribuito a determinarne le specifiche. "Il forno ci permette di simulare vari processi di incendio e di testarne gli effetti sulle strutture in legno".
Il legno come materiale da costruzione è sostenibile e sicuro
Le costruzioni in legno sono in piena espansione in Svizzera. E gli edifici stanno crescendo. A Regensdorf, Zugo, Winterthur e Zurigo sono in fase di progettazione o di costruzione grattacieli in legno con un'altezza compresa tra 75 e 108 metri. Il fatto che ciò sia possibile è dovuto anche a decenni di ricerca, come quella condotta dal Gruppo Frangis nel simulatore di incendio. Anche i nuovi prodotti per l'edilizia e le tecnologie di collegamento dei componenti in legno consentono di realizzare 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 alcun limite massimo. "I grattacieli previsti sono certamente progetti di punta", afferma Frangi. "Ma il legno si è affermato da tempo come materiale da costruzione per gli edifici di media altezza e convince per il suo 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 costruzioni in legno possono mantenere la loro integrità strutturale più a lungo.
La capacità di carico di una trave di legno in caso di incendio è determinata essenzialmente dalle sue dimensioni. Se la trave brucia, ogni ora circa quattro centimetri di legno sui lati esposti al fuoco si trasformano in carbone. I possibili punti deboli sono gli elementi di collegamento e i dettagli strutturali. Per ampliare le possibili applicazioni delle moderne costruzioni in legno, Andrea Frangi e il suo team vogliono continuare a studiare il comportamento di combustione dei componenti e delle connessioni in legno in condizioni realistiche. "Il settore delle costruzioni è responsabile di gran parte delle emissioni nocive per il clima. Con la nostra ricerca, possiamo contribuire a garantire che una parte ancora maggiore delle emissioni rinnovabili e di CO2- "Siamo convinti che il legno sia una risorsa che può essere utilizzata come materiale da costruzione", afferma Frangi.