Utilizzando una serie impilata di unità alberghiere prefabbricate e nuclei in legno lamellare incrociato (CLT), White Arkitekter ha realizzato uno degli edifici in legno più alti del mondo nella Svezia settentrionale. Le conoscenze costruttive dell'industria forestale regionale, integrate dai recenti sviluppi della tecnologia CLT, hanno svolto un ruolo importante nella progettazione dell'innovativa struttura a grattacielo.
"La città di Skellefteå è situata vicino alle industrie minerarie e del legname della regione", spiega Robert Schmitz, architetto capo del progetto del Centro culturale Sara di White Arkitekter. Schmitz ha partecipato all'ideazione della proposta di 30.000 metri quadrati per il complesso in legno massiccio, il progetto vincente presentato a un concorso pubblico nel 2016. "Il nostro approccio al progetto è stato quello di creare un edificio sostenibile con materiali locali. Si scava dove si sta, per così dire".
Il progetto pubblico è stato completato nel 2021 e ospita spazi per le arti, le performance e la letteratura. Il complesso contiene anche una nuova torre alberghiera per sostenere la crescente industria turistica della città e fornire al comune di Skellefteå una fonte di reddito.
Schmitz e il suo team, che lavorano presso l'ufficio di Stoccolma di White Arkitekter, hanno scelto di realizzare il progetto con una struttura in legno grazie alla disponibilità di foreste regionali, all'accesso alle segherie locali e ai costruttori esperti in costruzioni in legno. "Essendo di Stoccolma, un hotel di 20 piani non sembrava così alto", dice Schmitz. "Anche se alla fine abbiamo più che raddoppiato l'altezza dell'edificio in legno più alto della Svezia di allora, che era di otto piani". Secondo Schmitz, la città di Skellefteå è costituita prevalentemente da edifici bassi e non ci sono limiti regionali all'altezza degli edifici.
Il concorso è durato sei settimane di intenso lavoro di progettazione schematica, durante le quali il CLT sembrava la soluzione ideale per il programma. "Ma poi, quando abbiamo vinto, abbiamo avuto un po' paura di una carenza di CLT", dice Schmitz. Esisteva solo una piccola fabbrica locale di CLT con una produzione limitata. Sebbene per il progetto fosse stata presa in considerazione anche una proposta alternativa ibrida legno-calcestruzzo, alla fine è risultato più efficiente produrre l'intera struttura dell'edificio in legno una volta ingaggiato l'appaltatore. La fabbrica di CLT selezionata ha infine ampliato la propria capacità produttiva durante il processo di progettazione, proprio per soddisfare le richieste del progetto.
CLT contro il legno lamellare
Il CLT è un prodotto strutturale in legno ingegnerizzato realizzato attraverso un processo di piallatura, incollaggio e pressatura di più strati di legname segato massiccio, ogni strato orientato perpendicolarmente a quelli adiacenti, per ottenere una rigidità strutturale in due direzioni. Come un compensato migliorato, i pannelli CLT sono laminati e possono variare di spessore in base al numero di strati utilizzati. Nonostante la disponibilità e l'uso sul mercato di massa, il CLT è un prodotto relativamente nuovo, che si è affermato in Europa solo all'inizio degli anni 2000 e successivamente in Nord America. Gli standard per l'uso del CLT nelle costruzioni sono stati inseriti per la prima volta nell'International Building Code nel 2015.
Il CLT non va confuso con il legno lamellare incollato (glulam), un altro tipo di legno massiccio molto diffuso in cui tutte le lamelle sono orientate nella stessa direzione. Sebbene entrambi i prodotti siano di natura strutturale, il CLT è tipicamente utilizzato per elementi di superficie dell'edificio come pareti e pavimenti; il legno lamellare, invece, è tipicamente utilizzato per intelaiature portanti come travi, travicelli e colonne. I prodotti in legno lamellare sono stati sviluppati in precedenza e utilizzati ampiamente nelle costruzioni europee a partire dai primi decenni del XX secolo.
In collaborazione con l'ingegnere strutturale norvegese Florian Kosche, White Arkitekter ha sviluppato due diversi sistemi di costruzione in legno per il progetto: uno per il podio del centro culturale e un secondo per il grattacielo. La torre, alta 75 metri e di 20 piani, è costruita con moduli prefabbricati in CLT impilati tra due nuclei di ascensori anch'essi interamente in CLT. La parte bassa dell'edificio è costituita da una struttura in legno con pilastri e travi in legno lamellare, mentre i nuclei e le pareti a taglio utilizzano il CLT e contribuiscono a ridistribuire i carichi della torre.
Il CLT e l'edilizia sostenibile
Il CLT è un materiale rinnovabile che utilizza legname tagliato da alberi che eliminano naturalmente il carbonio dall'atmosfera durante la loro crescita. Come tutti i prodotti in legno massiccio, il CLT sta diventando un materiale da costruzione sempre più popolare, anche grazie alla sua minore impronta di carbonio incorporata. Sebbene la disponibilità del CLT lo metta, dal punto di vista economico, in concorrenza con il calcestruzzo e l'acciaio in alcuni Paesi, rimane ancora fuori portata in molti altri: dove l'accesso alle foreste o alle fabbriche appositamente costruite è limitato, ad esempio, o dove il CLT deve essere acquistato e spedito dall'estero. Solo il tempo potrà dire se eventuali tasse future sul carbonio incarnato renderanno il CLT più economico del cemento e dell'acciaio.
Il CLT è tipicamente realizzato in larice, pino o abete rosso e deve essere raccolto in modo specifico e regolamentato per garantirne la fattibilità come materiale sostenibile. I requisiti includono l'utilizzo di legname proveniente da foreste che sostituiscono gli alberi tagliati e che mantengono lunghi periodi di crescita. Tutto il legname per il Centro culturale Sara, secondo Schmitz, è abete rosso certificato FSC proveniente da un raggio di 120 chilometri dal sito del progetto.
Vantaggi del CLT
Oltre a essere rinnovabili ed ecologici, i pannelli in CLT apportano numerosi vantaggi ai progetti edilizi. Essendo completamente fabbricati prima del trasporto, i tempi di costruzione si riducono perché non è necessario tagliare e dimensionare in loco. Il design del prodotto è inoltre flessibile e i pannelli possono essere dimensionati in modo diverso a seconda delle esigenze per pareti, pavimenti e tetti.
Le proprietà del materiale CLT rendono i pannelli ermetici e termicamente isolati. Il CLT è anche leggero, può essere utilizzato come elemento strutturale e può soddisfare determinate classificazioni antincendio. La legislazione svedese in materia di codici antincendio misura le prestazioni piuttosto che essere specifica per il materiale. White Arkitekter, che ha lavorato su un numero significativo di edifici in legno, ha potuto attingere alla sua esperienza per dettagliare gran parte del legno massiccio utilizzato nel Centro culturale Sara in modo da soddisfare questi requisiti prestazionali.
Un sistema strutturale innovativo per grattacieli
Il programma del Centro culturale Sara ha richiesto diverse soluzioni innovative per gestire campate, flessibilità, acustica e carichi. Il progetto richiedeva un piano terra aperto e flessibile, che ha portato a progettare la struttura della torre come se fosse su palafitte. Un'intercapedine di tre piani all'ingresso principale è sormontata da un piano tecnico con locali per gli impianti, dove capriate ibride in acciaio trasferiscono i carichi dall'alto.
Il grattacielo è costituito da due nuclei, uno a ciascuna estremità della pianta, tra i quali sono impilati 13 livelli di moduli alberghieri prefabbricati in file simmetriche intorno a un corridoio centrale. A causa della natura impilata dei moduli, che sostengono anche il peso della facciata e del corridoio, ci sono pochi solai o colonne tradizionali. La torre è stata costruita e stabilizzata in sezioni verticali progressive di 16 metri a una velocità di circa mezzo piano al giorno: questo approccio ha permesso di ridurre al minimo il tempo di esposizione dei componenti in CLT alle intemperie.
Una sfida strutturale, secondo Schmitz, è stata quella di soddisfare i requisiti di stabilità della torre. "Avevamo bisogno di rigidità nell'edificio a causa della leggerezza del CLT", spiega Schmitz. Questo problema è stato parzialmente risolto integrando i pali nei quattro angoli dei moduli e quattro staffe in acciaio che collegano ciascun modulo a quelli adiacenti, formando una sorta di traliccio strutturale. Le lastre di cemento agli ultimi due piani fungono da ammortizzatore per aggiungere peso e rallentare l'accelerazione dell'edificio dovuta ai carichi del vento.
Un'altra sfida è stata la progettazione del ritiro del legno per tutta l'altezza dell'edificio, una dimensione di circa 10 centimetri. La chiave era costruire tutti i componenti strutturali dell'edificio in legno, in modo che il ritiro fosse costante. "Sarebbe stato più difficile con una struttura ibrida e avrebbe richiesto differenze nelle altezze dei piani", spiega Schmitz.
La coerenza delle dimensioni era importante per ottenere una semplicità complessiva. Di conseguenza, i moduli sono quasi tutti sovradimensionati: "Abbiamo deciso di non variarli, in modo da mantenere la semplicità in una sola direzione", dice Schmitz. Ciascun modulo sopporta i carichi di quelli impilati sopra di esso, ma i moduli non diventano più snelli o leggeri ai livelli superiori. Secondo Schmitz, le analisi hanno dimostrato che la riduzione dei costi dei materiali per la variazione delle dimensioni dei moduli non superava i costi associati alla maggiore complessità dell'ingegneria e della costruzione.
Un modulo prefabbricato
Le camere d'albergo sono moduli a forma di scatola, assemblati in fabbrica con bagni, impianti e finiture. Le unità comprendevano anche uno strato interno di facciata in vetro per renderle impermeabili alle intemperie. Una seconda pelle esterna per aumentare le prestazioni è stata poi assemblata in loco. Ogni modulo è costituito da 10 centimetri di CLT avvolto da un isolante per soddisfare i severi requisiti acustici e antincendio della Svezia per le unità abitative. Per aumentare le prestazioni acustiche, le staffe strutturali che collegano un modulo all'altro sono state progettate eccentriche rispetto al CLT, posizionate all'interno dell'intercapedine isolata tra i moduli. I cavi dell'impianto elettrico sono collocati nell'intercapedine isolata tra i moduli. Inoltre, i sistemi idraulici e di aspirazione dell'aria sono impilati verticalmente tra le unità.
Il CLT è sovradimensionato per includere un ulteriore strato di legno interno in caso di danni futuri, ad esempio in caso di incendio. "È possibile rimuovere uno strato e sostituirlo", spiega Schmitz. I moduli sono inoltre dotati di un sistema sprinkler ridondante per una maggiore protezione antincendio.
I moduli nel loro complesso sono stati progettati secondo una griglia di 3,6 metri, in modo da poterne trasportare due su un unico camion. Una volta in loco, i moduli sono stati sollevati in posizione con una gru. L'intero processo di produzione e assemblaggio è stato regionale, con una segheria situata a 60 chilometri dal sito che ha fornito il legname al fabbricante locale di moduli, Derome.
Un ambiente interno con finiture naturali
L'interno dell'unità alberghiera è decisamente caldo, con finiture semplici, naturali e di alta qualità. I soffitti e le pareti in CLT a vista conferiscono allo spazio un'atmosfera che si potrebbe trovare in un piccolo chalet. Un'unica grande finestra vetrata offre a ogni unità una vista straordinaria sulla città circostante.
Secondo Schmitz, sul mercato erano disponibili tre tipi di finiture in abete CLT e si è scelto il tipo intermedio per bilanciare economia e qualità. Le finiture del legno a vista che ne derivano sono coerenti, con nodi limitati. Data la lunghezza dell'unità, non sono stati necessari giunti nel legno sulle pareti o sui soffitti apparenti.
Lo strato di finitura in abete rosso è stato levigato e verniciato con un sigillante pigmentato bianco e anti-infiammabile. La vernice, secondo Schmitz, è appena visibile e non sminuisce la naturale crudezza del legno. "Nell'unità c'è l'odore del legno", dice Schmitz. "Si è un po' attenuato, ma all'inizio era come entrare in una segheria, in senso positivo".
