Design for Disassembly: un nuovo approccio alla sostenibilità nelle costruzioni in legno

Il Design for Disassembly (DfD) è un approccio progettuale che mira a facilitare lo smontaggio e il riutilizzo dei componenti edilizi, promuovendo la sostenibilità e l'economia circolare nel settore delle costruzioni. Questo metodo consente di estendere la durata dei materiali, ridurre i rifiuti e facilitare la manutenzione degli edifici.

Per approfondire l'applicazione del DfD nelle strutture in legno, abbiamo intervistato Andrea Polastri, ingegnere strutturista e ricercatore dell'Istituto per la BioEconomia (IBE) del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), dove dirige il Laboratorio Prove Meccaniche.

1. Ci può raccontare brevemente di cosa si occupa l’Istituto di Bioeconomia (IBE) e qual è il suo ruolo specifico all’interno del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)?

L'IBE è un istituto del CNR che si occupa di ricerca in vari ambiti, tra cui l'agrometeorologia, i cambiamenti climatici e lo studio del legno. La sede di San Michele all'Adige e in particolare il Laboratorio Prove Meccaniche sono specializzati nella caratterizzazione meccanica del legno strutturale e nella conduzione di test per la certificazione dei prodotti, come l'X-LAM e i componenti correlati. Un aspetto fondamentale del nostro lavoro è la collaborazione con le aziende, che ci consente di sviluppare e testare soluzioni di nuova generazione nel campo delle costruzioni in legno.

2. La sua ultima ricerca si concentra su RING un nuovo connettore per strutture in X-LAM. Quali obiettivi si è posto fin dall’inizio e perché lo studio sulle connessioni in legno riveste oggi tanta importanza, soprattutto in ottica di sostenibilità?

L’obiettivo della ricerca era sviluppare un connettore che non solo garantisse elevate prestazioni meccaniche, ma che fosse anche facile da montare e smontare. Il mercato offre molte soluzioni, ma la maggior parte prevede piastre chiodate o avvitate, rendendo complessi i processi di assemblaggio e smontaggio.

Abbiamo puntato sulla prefabbricazione, creando un sistema che permettesse il preassemblaggio in stabilimento e una posa semplificata in cantiere. Il connettore doveva ridurre il rischio di errore, essere installabile da un solo operatore e permettere una connessione integrata nella parete, migliorando la resistenza strutturale e riducendo l’eccentricità delle sollecitazioni.

Da queste esigenze sono nati RING60T e RING90C.

• RING60T è un connettore a forma di tubo progettato per collegare elementi in legno in diverse configurazioni (parete-parete, parete-solaio, ecc.). È stato sviluppato per garantire versatilità e resistenza nelle applicazioni strutturali.

• RING90C è una versione ottimizzata per il design for disassembly, che utilizza un solo bullone per collegare legno-legno, legno-calcestruzzo e legno-acciaio, rendendo lo smontaggio semplice e veloce.

Il Design fo Disassembly è in linea con la crescente richiesta di edifici prefabbricati e temporanei, come quelli per le Olimpiadi o eventi sportivi simili, è quindi essenziale disporre di sistemi di connessione che permettano un montaggio e uno smontaggio rapidi ed efficienti. Il Design for Disassembly è il futuro.

3. Che cos’è il Design for Disassembly? Può darci una definizione chiara di cosa significhi davvero Design for Disassembly e perché è un concetto cruciale per il futuro delle costruzioni in legno?

Il Design for Disassembly è un approccio progettuale che prevede la realizzazione di edifici i cui componenti possano essere facilmente smontati, recuperati e riutilizzati.

Questo concetto è cruciale per il futuro delle costruzioni in legno perché promuove la sostenibilità, riduce i rifiuti da demolizione e facilita l'adattabilità e la manutenzione degli edifici nel tempo.

4. “RING” è stato progettato quindi per rispondere ai principi del Design for Disassembly. Quali caratteristiche lo rendono particolarmente adatto?

Il connettore RING, in particolare, RING90C, è stato progettato per essere semplice da installare e rimuovere, riducendo il rischio di errori durante il montaggio. Sono state integrate nel connettore delle guide che facilitano l'installazione delle viti, permettendo a un singolo operatore di eseguire l'assemblaggio lavorando su un solo lato della parete. Inoltre, essendo integrato all'interno della parete, il connettore offre una migliore resistenza meccanica e riduce l'eccentricità delle sollecitazioni. Basta un bullone, ed è fissato.

5. Prefabbricazione e montaggio: nel suo articolo si evidenzia che il connettore RING è pensato per semplificare sia le operazioni in fabbrica, sia quelle in cantiere. In che modo questi aspetti si legano al Design for Disassembly?

La prefabbricazione consente di assemblare i componenti in un ambiente controllato, garantendo una maggiore precisione e qualità. Un progetto che segue i principi del DfD deve prevedere fin dall’inizio connessioni adatte allo smontaggio. La prefabbricazione consente di installare il connettore con precisione in stabilimento, garantendo maggiore qualità e riducendo i tempi di assemblaggio e di esposizione degli elementi in legno alle intemperie. L’utilizzo di elementi standardizzati facilita ulteriormente il montaggio e lo smontaggio.

6. Avete condotto oltre 100 prove sperimentali per questa ricerca. Ci può anticipare i risultati più interessanti emersi?

I test hanno dimostrato che il connettore RING offre una resistenza paragonabile a quella dei connettori tradizionali, ma con un ingombro minore. Inoltre, il comportamento del connettore è risultato duttile, senza rotture fragili o improvvise, garantendo una maggiore sicurezza strutturale.

Si arriva a rottura ad un livello deformativo elevato e mobilitando una notevole duttilità. Una rottura raggiunta in una maniera duttile fa sì che la connessione si deformi senza saltare all’improvviso, evitando un effetto domino e migliorando il comportamento meccanico del giunto.

7. Il connettore RING si presta anche a strutture ibride in legno e altri materiali. Può illustrarci come?

Il connettore RING è stato testato in diverse configurazioni, tra cui connessioni legno-legno, legno-acciaio e legno-calcestruzzo, sottoponendolo a sollecitazioni diverse come taglio, trazione e forze inclinate.
Anche quando la connessione è installata combinando il legno con altri materiali il comportamento strutturale rimane invariato.
Questo significa che le certificazioni, supportate da prove sperimentali e da un metodo di calcolo chiaro ed esaustivo, potranno essere estese anche a configurazioni ibride, ad esempio strutture legno-acciaio. Il progetto nasce dalla collaborazione tra ricerca e industria, unendo competenze e obiettivi comuni per migliorare soluzioni esistenti e svilupparne di nuove. Un percorso che, nella sinergia con Rothoblaas, ha portato alla creazione di un connettore specifico per il design for disassembly: non un connettore, ma il connettore.

8. Ha menzionato la sinergia con Rothoblaas. Quanto è cruciale il supporto industriale per portare la filosofia del Design for Disassembly su larga scala?

Lo sviluppo di prodotti come RING, ma anche di molte altre soluzioni presenti nel catalogo Rothoblaas, è essenziale per favorire questo approccio costruttivo. In alcuni casi, l’industria anticipa le esigenze del settore, offrendo strumenti che rendono il design for disassembly una scelta concreta e praticabile. L’investimento in questa filosofia si traduce in un ampliamento continuo della gamma di connessioni progettate per il DfD, con soluzioni come SLOT, RADIAL e RING.