THE SMILE: il cross lam curvo

The Smile, porta la sperimentazione sul cross lam ad un nuovo livello. Fatto di latifoglia americana e curvato.

Il materiale, cross laminated timber o clt (tavole disposte a strati incrociati) è qui portato agli estremi delle sue capacità.

Un progetto partorito dalla mente di Alison Brooks Architects e lo studio di Ingegneria ARUP, in collaborazione con l’ American Hardwood Expert, in occasione del London Design Festival del 2016.

Una sfida progettuale per testare le qualità del legno di latifoglia a strati incrociati o clt, dal punto di vista strutturale.

«The Smile non è semplicemente una installazione: rappresenta l’ultima fase di un progetto durato dieci anni, una sfida nell’impiego del legno di latifoglia dal punto di vista strutturale».

“The Smile ha rappresentato un’opportunità che si presenta molto raramente nella vita di un architetto, per progettare qualcosa di molto sperimentale”, afferma Brooks. “Era radicale in termini di materiale e doveva funzionare come un evento pubblico, un fenomeno che avrebbe attratto le persone a uscire e visitare le varie installazioni e mostre del London Design Festival.”

Un sorriso urbano

The Smile, come suggerisce il nome, è appunto un sorriso, un arco capovolto, un solco che crea un segno distintivo (landmark) nella piazza urbana.

sketch the smile brooks

Dal punto di vista geometrico è invece il segmento di un cerchio di 100 metri di diametro che poggia sul terreno – come una ruota – in un solo punto.

cerchio the smile diametro

Un tubo cavo in xlam lungo 34 metri e alto 3 che, dal centro curva verso gli estremi sollevandosi fino a 3 metri da terra. Gli ingegneri del progetto Arup hanno assistito nella progettazione del pezzo, assicurandosi che i due bracci a sbalzo da 12 m non si trasformassero in un’altalena.

the smile giorno
the smile notte

Di giorno è un cannocchiale che proietta la visuale nell’intorno, di notte si tramuta in lanterna con suggestivi effetti di luce nella piazza.

“L’installazione utilizzava legno lamellare incrociato di legno duro ed è stata progettata da Arup. È stato descritto dall’ingegnere Andrew Lawrence, che ha lavorato al progetto, come “la struttura CLT più complessa che sia mai stata costruita”. Oltre ad essere un’installazione interessante per il pubblico da visitare, il progetto mirava a mostrare le possibilità di costruire con legno duro CLT e cambiare il modo in cui architetti e ingegneri si avvicinano alla costruzione in legno.”

La struttura

The Smile è un lungo tubo di 34×3 metri. È costituito dall’assemblaggio di 12 pannelli (3 per lato) in legno lamellare (CLT) di dimensioni industriali, con sei pannelli curvi lunghi fino a 14 metri. Tutti i pezzi sono tenuti assieme da 4.000 viti lunghe oltre 30 cm.

La stabilità della struttura è garantita, oltre che dalla mole della ferramenta, da 20 tonnellate di contrappesi in acciaio nascosti sotto la base centrale. Ciò le impedisce di oscillare come un pendolo.

Il progetto

Il progetto ha una geometria molto semplice, poggiante sul principio della simmetria. In pianta, al di sopra di un podio quadrato centrale, si erge una lunga passerella che penetra visivamente lo spazio urbano.

pianta prospetto the smile allison brooks arup

In prospetto ci si sorprende: quella piatta e statica visione planimetrica, si erge, si arcua verso l’alto, contro la forza di gravità. Acquista di leggerezza e vivacità, di senso onirico.

the Smile by Alison Brooks arup

The smile spicca nel paesaggio urbano e incuriosisce il visitatore invitandolo ad entrare.

Interni e dettagli

Il legno è a vista sia interno che esterno. Come una doppia pelle che ostenta la sua natura con sereno vigore.

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Le pareti laterali sono forate secondo una successione ragionata che, come un flusso, si espande verso gli estremi liberi. I fori sono scavati nel legno secondo forme morbide e tondeggianti, organiche.

the smile_diagram perforations
the smile interni

Il tulipwood o Tuliper, grazie alle sue variazioni di tonalità, dà una connotazione molto dinamica e decisa allo spazio.

the smile interni

Percorrere l’intera passerella coi giochi di colore e luce diventa così un’esperienza molto intensa ed emozionante.

the smile arup brooks accesso

L’accesso di The Smile, è un varco di luce nel “muro”, ritagliato con dolcezza.

Processo costruttivo: CNC e pannelli precurvati

Il progetto è il culmine di 15 anni di ricerca tra Arup e l’American Hardwood Export Council sull’uso del legno duro nelle costruzioni.

processo produttivo xlam clt curvo the smile

Lo speciale processo produttivo prevede l’incollaggio delle lamelle a strati incrociati successivi su un piano che prevede a monte già la curvatura definitiva del progetto. Questo per quanto riguarda la base di appoggio o solaio.

I pannelli delle pareti sono invece prodotto della lavorazione standard – incollaggio su base piana – e poi ritagliati secondo la curvatura dei solai del pavimento e della copertura.

Tutto il processo è macchinizzato: macchine a controllo numerico (CNC) si occupano dei tagli, fresature e di tutte quelle lavorazioni necessarie.  

cantiere the smile brooks arup

Il montaggio in cantiere va piuttosto spedito. Merito dell’xlam. I pannelli arrivano sul posto già pronti per essere solo posti in opera. Con una gru e un avvitatore la struttura è rapidamente compiuta.

Tulipwood: un legno speciale

Il Tulipwood è un legno dalla crescita rapida, in grado di essere raccolto dopo appena 40 anni. Ha la densità (450 kg/mc), stabilità e lavorabilità del legno tenero, ma la resistenza del legno duro. Ha un colore chiaro e venatura compatta, oltre ad essere economico. Ciò lo rende adatto ad un gran numero di impieghi.

tulipier, tulipwood, tulipifero, Liriodendron tulipifera L.

L’albero dei tulipani o Tulipier (Toulipier) – così chiamato per la forma dei suoi fiori – italianizzato, tulipifero (Liriodendron tulipifera L.) è molto diffuso nel Sud-est degli Stati Uniti (circa un miliardo di metri cubi). Può superare i 40 metri di altezza e una circonferenza di 3 metri dal fusto dritto.

Distribuzione e crescita

Stando ai dati della FIA, la massa legnosa di tulipier negli Stati Uniti è pari a 1,02 milioni di metri cubi, il che corrisponde al 7,7% della massa complessiva di latifoglie presente sul territorio. Il tulipier americano cresce a ritmi di 32,5 milioni di metri cubi ogni anno, con un abbattimento annuo di 12,8 milioni di metri cubi. Il volume di legname netto (dopo l’abbattimento) evidenzia un aumento di 19,7 milioni di metri cubi ogni anno. La crescita di tulipier negli Stati Uniti è superiore al volume di legname raccolto in tutti gli Stati. (fonte: American Hard Wood).

dimensioni foreste Tulipier

Tutte queste caratteristiche lo rendono ideale per svariati lavori di falegnameria e, laddove il materiale presenta nodi o altri elementi che lo avviano allo scarto, è perfetto per diventare compensato o cross laminated timber (clt o xlam).

È per questo motivo che tulipwood è stato scelto per i pannelli CLT per Endless Stair. I test al taglio da scorrimento effettuati presso l’Università di Trento hanno evidenziato una resistenza tre volte maggiore rispetto all’abete rosso. Tuttavia, Endless Stair era ancora un progetto sperimentale, limitato a piccoli pannelli di legno duro CLT. Il passo successivo è stato quello di costruire una struttura utilizzando pannelli commerciali full size.

Latifoglie americane: caratteristiche di resistenza

Le latifoglie americane, seppur attraenti per architetti e progettisti per via della loro bellezza estetica, sono sempre state relegate ad arredi ed interni. Il loro uso strutturale era schivato a causa dell’assenza di prove scientifiche e normative che ne attestassero le resistenze caratteristiche.

Dopo il 2000, l’American Hardwood Export Council si è associato allo studio di ingegneria Arup e ha incaricato il Building Research Establishment (BRE) nel Regno Unito di intraprendere una campagna di prove su quattro specie di latifoglie americane, compresa white oak, per determinarne i valori caratteristici ai fini della progettazione strutturale.

I risultati di questo studio, adattati per il mercato Italiano dall’autorevole esperto in materia, il Prof. Maurizio Piazza, sono consultabili a questo link.

Ne è emerso che, American tulipwood, che pure ha valori di resistenza e di moduli elastici che soddisfano i requisiti della classe D40, non ha una massa volumica sufficiente ad allocarlo anche nella più bassa delle classi di resistenza, la D30.

American Tulipwood (Liriodendron tulipifera, EN 13556-2004)
Materiale classificato secondo BS 5756: Classe TH1
Per progetto secondo Eurocodice 5
Valori caratteristici per American tulipwoodValori determinati sperimentalmente in accordo con EN 384Classe D40 – EN 338
Flessione parallela alla fibratura ƒm,k (N/mm2)41,740
Trazione parallela alla fibratura ƒt,0,k (N/mm2)2524
Trazione perpendicolare alla fibratura ƒt,90,k (N/mm2)0,50,6
Compressione parallela alla fibratura ƒc,0,k (N/mm2)26,827
Compressione perpendicolare alla fibratura ƒc,90,k (N/mm2)6,85,5
Taglio parallelo alla fibratura ƒv,k (N/mm2)44,2
Modulo di elasticità medio parallelo alla fibratura Ε0,mean (N/mm2)1190013000
Modulo di elasticità al 5% parallelo alla fibratura Ε0,05 (N/mm2)1000010900
Modulo di elasticità medio perpendicolare alla fibratura Ε90,mean (N/mm2)800870
Modulo di taglio medio Gmean (N/mm2)750810
Massa volumica caratteristica ρk (kg/m3)456550
Massa volumica media ρmean (kg/m3)552660

Tuttavia, tanto l’Eurocodice 5 che la maggior parte dei sistemi normativi nazionali consentono di effettuare la progettazione usando sia le proprietà delle specie sia la designazione secondo classi di resistenza. I progettisti possono utilizzare direttamente questi valori, in generale traendone un certo vantaggio in termini di sfruttamento delle capacità meccaniche del materiale.


Per approfondire

ilcarpentiere

Architetto per caso, creativo per vocazione. Sogna una dimora autocostruita, ecologica, a basso impatto ambientale, fatta di materiali naturali. Prodotta dalla natura, per tutti. Ama la montagna e il trekking. Pioniere del muoversi in bicicletta nel traffico romano, considerato pazzo, o eroe.
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