Calce e canapa: il comfort abitativo a portata di mano

La bioarchitettura è una realtà: calce e canapa è un binomio vincente.  Dalla cantierizzazione al risultato finale, riportiamo qui di seguito l’esperienza diretta dell’ingegnere Luca Rampin che ha pensato e realizzato il fabbricato civile con ossatura in acciaio e pareti di tamponamento, nonché di partizioni interne, in calce e canapa. Un ritorno alla consapevolezza del costruire toccare con mano, in un’ottica di autocostruzione.

Descrizione della struttura

Il progetto  di un fabbricato in acciaio con pareti in calce canapa nasce come soluzione alla necessità di creare un organismo, nel quale ogni apparato sia valorizzato dallo sfruttamento delle caratteristiche del materiale che lo compone. Così il tamponamento racchiude, tramite una matrice prefabbricata tridimensionale di fili di acciaio, il materiale isolante in Calcecanapa ® che, a sua volta, avvolge l’ossatura metallica della struttura.

La costruzione ha una pianta regolare ed è costituita da un unico piano fuori terra. Si trova in zona sismica 3 su terreno di tipo D.

La struttura portante e principale:

• è in acciaio con profili laminati a caldo serie I e H, presso piegati a freddo e laminati a freddo;
• è protetta mediante un processo di zincatura a caldo;
• presenta schema statico a telaio giuntato in opera mediante bulloni cl 8.8 zincati a caldo;
• gli aggetti (fino a 5 m di luce) sono termicamente interrotti mediante l’interposizione di un giunto a flangia, corredato di una piastra in materiale di sintesi, interposto tra le due flange metalliche, in grado di trasferire il carico ma con elevata resistenza al trasferimento del calore.
• il peso specifico del tamponamento realizzato in calce e canapa (circa 250 kg/mc) consente il contenimento della massa eccitabile sismicamente.

Struttura principale in acciaio zincato a caldo

Si realizza così l’abito ideale di una struttura metallica che si trova immersa in un ambiente che al contempo la protegge, la isola termicamente, acusticamente senza interruzione di continuità alcuna, in modo omogeneo diffuso e  totalmente privo di ponti termici.

Posizionamento delle tamponature all’interno del telaio in acciaio

La soluzione costruttiva adottata: peculiarità e punti di forza

La crescente richiesta di efficientamento energetico nelle costruzioni ha  portato ad un considerevole aumento delle esigenze impiantistiche impegnate nella climatizzazione dell’involucro, limitando sempre più il potere “traspirante” delle pareti opache. Non è certamente il caso della Calcecanapa ®, un biocomposito naturale composto da truccioli di canapulo mineralizzato, grassello di calce magnesiaca ed acqua. Un prodotto tornato in auge in Paesi come Regno Unito e Francia, che sta conoscendo un crescente impiego anche in Italia per le sue eccellenti peculiarità.

Tra le principali caratteristiche vi è:

• Elevata permeabilità al vapore.
• Potere isolante termico ed acustico.
• Ignifugo: la miscela in Calcecanapa ® viene classificata come “resistente alla fiamma” senza rilascio di fumi tossici o infiammabili, e rientra nella categoria A1 (materiali incombustibili) secondo la norma europea UNI EN 13501-1 sulla classificazione al fuoco dei prodotti e degli elementi da costruzione. Il cassero Ecosism si compone di una gabbia in fili di acciaio e pannelli in fibra minerale di legno Euroclasse B-s1, d0. Nella resistenza complessiva al fuoco è necessario considerare che la parete è rivestita ambo i lati di uno strato di intonaco.
• Inattaccabile dagli organismi: la miscela calcecanapaha un pH altamente basico (pH circa 10), di conseguenza non risulta essere soggetta ad attacchi di funghi, batteri insetti e roditori, che non tollerano l’ambiente basico.
• Elevata inerzia termica
• Leggero
• Atossico
• Riciclabile: la miscela calcecanapa, al termine del suo ciclo di vita, è totalmente riutilizzabile, può essere facilmente sgretolato e nuovamente impastato aggiungendo acqua e calce in betoniera.
• Insensibile alle condizioni ambientali durante la posa (ad esempio umidità e pioggia).
• Resistenza alle azioni orizzontali: la tipologia di parete impiegata è stata testata su una luce nel piano orizzontale pari a 3 m pertanto soggetta a peso proprio, senza intonaco. La parete ha dimostrato di lavorare in campo elastico anche con carichi aggiunti in mezzeria. Per portare a rottura la parete sono stati aggiunti 200 kg in mezzeria della parete. La struttura del pannello Ecosim® prevede una doppia maglia metallica che viene immersa nell’intonaco realizzando un intonaco confinato. La presenza di questa “pelle” armata per ambo le superfici, conferisce ancor più rigidezza alla parete.
• Da prodotto di nicchia per pochi estimatori, il prezioso contenuto di questo biocomposito ha però avuto l’occasione di essere impiegato in un progetto di edilizia commerciale, grazie al sodalizio con i casseri /moduli realizzati da Ecosism® e la miscela realizzata da Banca della calce presso lo stabilimento di Calce Piasco.

Ciò che ne ha limitato l’impiego a tutt’oggi, è certamente la complessità delle operazioni di posa: la miscela viene impastata in opera e si presenta come materiale granulare privo di consistenza, necessita pertanto di un cassero di contenimento realizzato in opera per la esecuzione del quale servono dunque molto tempo e maestranze specializzate. La soluzione ingegnerizzata dall’ing. Luca Rampin con la tecnologia fornita da Esosism® e Banca Della Calce supera queste problematiche con una soluzione interamente prefabbricata dalle modalità di posa estremamente semplici.

I requisiti costruttivi energetici e antisismici raggiunti

La miscela di Calcecanapa® viene realizzata in stabilimento e inserita in Big Bag per il trasporto in cantiere dove, mediante una macchina tipo Gunitatrice e un motocompressore, viene insufflata all’interno dei casseri con versamento dall’alto verso il basso. Il trasporto pneumatico, associato alla composizione della miscela in stabilimento, consentono di  ottenere il materiale isolante ideale, con  densità e percentuali di composizione uniformi per tutta la parete in assenza di ponti termici o giunzioni.

Il modulo di parete prefabbricato Ecosism®, realizzato con procedura automatica rappresenta il cuore del sistema, si compone di una mesh tridimensionale di fili in acciaio zincato, rivestita su ambo le superfici da pannelli in fibra di legno mineralizzato, le cui caratteristiche di permeabilità al vapore lo rendono affine alla calcecanapa, da questo contenuta come da una “pelle” traspirante, i quali infine offrono adeguato supporto per la finitura con intonaco a base calce convenzionale.

I moduli sono realizzati su misura, in base al progetto architettonico, comprendono tutte le forometrie e sono facilmente integrabili con le predisposizioni impiantistiche necessarie. Una doppia matrice superficiale di fili ha la funzione di supporto per la finitura a intonaco tradizionale che risulta di conseguenza “armato” e quindi in grado di sostenere agevolmente carichi  concentrati appesi alla parete, quali pensili da cucina o mensole.

I casseri vengono posti in opera da maestranze comuni e vengono cuciti attorno alle strutture metalliche, preventivamente poste in opera.

Posa in opera dell’intonaco armato

Il biocomposito elimina quindi ogni forma di ponte termico isolando completamente la struttura portante che può essere realizzata indistintamente in acciaio, legno e calcestruzzo. Inoltre la costruzione si è dimostrata essere a tenuta d’aria, evitando così ogni perdita di calore dall’interno.

L’inerzia termica è la proprietà che più contraddistingue la miscela di Calcecanapa® a fronte di una massa contenuta e che aiuta a rendere l’edificio più confortevole. Quando il biocomposito viene esposto al sole, si scalda in modo molto limitato e quando la temperatura esterna scende è in grado di rilasciare il calore bilanciando la differenza di temperatura tra ambiente interno ed esterno. Simulazioni e analisi sperimentali hanno dimostrato che il valore teorico U [W/m²∙K ] per un muro in canapa e calce non corrisponde alle prestazioni termiche reali dimostrando che il regime dinamico può essere diverso dalle previsioni sulla base dei dati di stato stazionario indicando un valore di U reale anche dimezzato. La stesse simulazioni hanno dimostrato la capacità del conglomerato di smorzare quasi completamente (98,5%) una variazione sinusoidale della temperatura esterna da 20 °C a 0 °C in un ciclo di 24 ore con una transazione di tempo di 15 ore. Il tempo di ritardo della temperatura di picco si ottiene attraverso la parete.

Il biocomposito di Calcecanapa® combina la permeabilità al vapore della calce all’igroscopicità della canapa, vale a dire la capacità del canapulo di assorbire elevate quantità di vapore acqueo. Le pareti  ed i pavimenti di un edificio in Calcecanapa® possono “respirare” assorbendo l’umidità e successivamente rilasciandola attraverso l’evaporazione mediante meccanismi di scambio che si producono nella matrice dei pori presente nel conglomerato di canapa e calce, che è tri-modale con pori da 50 μm collegati a pori da 10 μm tramite pori comunicanti da 1 μm.

Il movimento di aria umida da pori grandi a pori intermedi attraverso pori piccoli comporta differenze parziali di pressione tra i due pori più grandi, che possono provocare evaporazione e/o condensa, nonché altri fenomeni ad oggi ancora oggetto di studio, che comportano le notevoli capacità di attenuare le variazioni di umidità all’interno dell’involucro.

Questa caratteristica evita lo sviluppo di umidità ed il relativo deterioramento interno del materiale e favorisce la riduzione del livello di umidità all’interno dell’edificio. L’effetto complessivo è un ambiente più salubre e naturale che necessita oltretutto di un minor condizionamento dell’aria. La casa realizzata in effetti è priva di VMC e di condizionamento estivo. Gli effetti derivanti dalla condensa superficiale, come formazione di muffe, con le pareti in Calcecanapa® non sono fisicamente possibili.

Possibili sviluppi futuri

Con l’università di Padova dipartimento di Ingegneria Civile Edile ed Ambientale, con il professore Roberto Scotta è in programma lo studio per la valutazione del contributo offerto all’assorbimento delle azioni orizzontali derivanti da azione sismica dalle pareti realizzate con modulo Ecosism® e Calcecnapa®.

A questo proposito si riporta in fondo a questo articolo in download gratuito, la tesi della dottoranda in Ingegneria Edile-Architettura Veronica Angelozzi, che ha approfondito questa tecnologia costruttiva.

Chi è Luca Rampin?

Libero professionista nel campo delle strutture metalliche in carpenteria pesante. Co-titolare dello Studio ass.to M Ingegneria ing. A.Miazzon – ing. L. Rampin.  Tra i suoi principali lavori vi sono:

• CHERNOBYL – Consulenza per progetto di variante delle carpenterie e progetto il montaggio della copertura del reattore n.4di Chernobyl per circa 25.000 ton in fase di gara. Copertura ad arco con luce di 100 altezza 50 da montare interamente a terra, per successivo sollevamento e traslazione di sopra al reattore. Progetto di montaggio brevettato in Italia e Ucraina.
• FRANCIA ACCIAIERIA – Progetto di parete mobile di separazione della cappa aspirafumi della colata continua e riqualificazione dell’intero complesso siderurgico susseguente all’aumento delle azioni antropiche e carichi dei carroponte.
• RAVINE FONTAINE MADAGASCAR – Studio di montaggio di un ponte ad arco in due semi-impalcati in verticale con successiva rotazione in posizione di esercizio attorno alla cerniera al piede dell’arco telaio.
• AEROPORTO DI BUCAREST – Assistenza alle costruzione delle carpenterie metalliche dell’ampliamento dell’aeroporto di Bucarest.

Tra le sue pubblicazioni vi sono:

• Coperture ad arco di grande luce Nuova metodologia di montaggio. Applicazione: il reattore n. 4 di Chernobyl – l’Uomo è il più importante. Coautore con A. Miazzon Atti XXII Congresso CTA (2009)
• Ponte sul torrente parma Progettazione, Costruzione e Montaggio Coautore con A. Miazzon, L. Spoladore e D. Lucini Atti XXII Congresso CTA (2009)
• Ponti ferroviari acciaio-calcestruzzo Montaggio e Varo del ponte “Palagianello” linea BA-TA Coautore con A. Miazzon e A. Vittozzi Atti XXII Congresso CTA (2009)
• Ponti ferroviari provvisori Esempio di realizzazione Coautore con A. Miazzon e A. Petrucco Atti XXII Congresso CTA (2009)

Photogallery dal prodotto all’esecutivo

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