Cosa Sono le Case in Paglia

INTRODUZIONE

La crescente convinzione, da parte dell’opinione pubblica, che sia ormai indispensabile un approccio sostenibile a qualsiasi attività progettuale tende sempre più a concretizzarsi nella costante ricerca di tecniche e materiali “ecologici”. Questo mutato approccio nei confronti della progettazione orienta verso la ricerca di prodotti per l’edilizia che oltre ad avere prestazioni elevate nei confronti delle esigenze di sicurezza, comfort e durabilità, possiedano anche caratteristiche di biodegradabilità e riciclabilità, richiedano bassi costi energetici di produzione e lavorazione, e siano atossici e non inquinanti.

Nel corso degli ultimi anni, molti materiali di origine naturale sono stati rivalutati o impiegati per la prima volta nel settore delle costruzioni e, dopo la necessaria sperimentazione e valutazione delle loro prestazioni, sono stati inquadrati nel corpus normativo vigente, e il loro utilizzo in edilizia è diventato ormai una prassi consolidata. Basti pensare al legno, impiegato sia per le strutture portanti, sia per le tamponature e le partizioni interne, agli isolanti a base di fibre minerali, vegetali o animali, alle finiture a base di coccio pesto o argilla.

Di recente sono stati pubblicati numerosi studi, sia in ambito europeo che extraeuropeo, volti a valutare le prestazioni delle costruzioni in paglia. Questi studi interessano da vicino la nostra realtà, in quanto molte regioni d’Italia, e in particolar modo la Sicilia, sono grandi produttrici di paglia.

Questa infatti non è altro che il prodotto di scarto dell’attività di raccolta del grano, e poterla impiegare come materiale da costruzione potrebbe avere riscontri interessanti per le caratteristiche di economicità di lavorazione e di trasporto, anche in un’ottica di impiego a km zero. Le proprietà della paglia sono da tempo riconosciute, in passato questa veniva aggiunta come additivo nelle costruzioni in terra cruda, al fine di aumentarne l’isolamento termico.

Inoltre la presenza delle fibre di paglia all’interno di queste costruzioni aveva anche un altro effetto, quello di evitare l’insorgere di fessurazioni durante l’essiccazione dell’argilla. Infine, in virtù dell’elevato contenuto di silice che ne rallenta il processo di marcitura essa veniva utilizzata come compostaggio del suolo e come strato protettivo delle pavimentazioni delle stalle.

STATO DELL’ARTE

Le prime costruzioni di case in balle di paglia furono realizzate intorno alla fine dell’Ottocento negli Stati Uniti, e precisamente nelle pianure del Nebraska. Questa tecnologia costruttiva si sviluppò grazie all’invenzione della macchina imballatrice, capace di produrre velocemente una grande quantità di balle di paglia estremamente compatte di dimensioni standardizzate (fig. 1).

Figura 1: dimensioni di una balla standard.

Le costruzioni in balle di paglia facevano capo a due differenti procedimenti costruttivi: nella prima tecnica, conosciuta come Nebraska style o load-bearing, era utilizzato un procedimento a setti, in cui le balle di paglia assolvevano contemporaneamente sia alla funzione portante che di involucro esterno (fig. 2).

Figura 2: edificio con setti portanti in paglia.

Non era prevista alcuna struttura di sostegno; le balle venivano fissate alle fondazioni e collegate fra loro mediante paletti in legno. In sommità era previsto un cordolo in legno per distribuire i carichi della copertura a falde. Tutte le aperture erano inserite in telai fissati alle balle sempre tramite paletti in legno. La seconda tecnica, si basa sul sistema costruttivo post and beam, in cui è presente un’ossatura portante in legno, con funzione resistente, all’interno della quale vengono ingabbiate le balle che svolgono funzione di chiusura verticale e tamponatura (fig.3).

Figura 3: edificio con ossatura in legno

Questa tecnica costruttiva comporta il vantaggio di poter posare la copertura prima della messa in opera delle balle, in modo da poterle mantenere asciutte fino alla posa dell’intonaco, anche nel caso di avverse condizioni atmosferiche. Indipendentemente dalla tecnica costruttiva utilizzata, ci si rese conto che le case con le chiusure verticali in paglia erano molto confortevoli, perché oltre a garantire un elevato isolamento acustico, riuscivano a mantenere una temperatura costante sia durante gli inverni freddi che nelle estati calde. Ma, a seguito di un insieme di cause quali la guerra, l’incremento demografico e l’affermarsi del calcestruzzo, già dopo gli anni ’40 si ricorse sempre meno a queste costruzioni. Solo alla fine degli anni ’70 si assiste ad una loro rivalutazione e allo svilupparsi di studi e ricerche finalizzate a migliorare le modalità esecutive e a determinare con precisione le caratteristiche fisiche e meccaniche della paglia tramite modelli teorici o prove sperimentali.

Numerosi sono gli studi effettuati al fine di determinare la resistenza al fuoco e le caratteristiche termiche ed acustiche del materiale, riscontrabili in letteratura.

Prove per la valutazione della sicurezza al fuoco.

A partire dall’inizio degli anni novanta sono state effettuate molte prove sperimentali volte a determinare la resistenza al fuoco delle balle di paglia, in diversi paesi Europei ed extraeuropei. Fra queste le prove più significative sono state effettuate in New Mexico (1993), California (1996), Austria (2001), Danimarca (2001), Australia (2002) e Germania (2003). Tali prove sono state condotte secondo procedure molto differenti fra loro, in base agli standard e alle normative vigenti nei diversi paesi in cui sono state eseguite; per questo motivo non è possibile effettuare una correlazione diretta fra i risultati di questi esperimenti. Tuttavia, la resistenza al fuoco è correlata alla densità e compattezza del materiale; infatti il fuoco, per propagarsi, ha necessità di comburente oltre che di combustibile. La densità di una balla di paglia prodotta con una macchina imballatrice standard è compresa fra 80 e 120 kg/m³ , con la conseguenza di avere una esigua quantità di ossigeno contenuta all’interno della balla. Questa peculiarità fa si che la superficie esposta al fuoco si carbonizzi velocemente, mentre la propagazione delle fiamme all’interno della sezione avviene in maniera piuttosto lenta. Inoltre la presenza di intonaco sulla superficie esposta ne migliora le prestazioni. In base ai risultati ottenuti dagli studi citati in precedenza si può dire che un muro in balle di paglia può avere una resistenza al fuoco variabile tra R30 e R90, a seconda della sua densità e della presenza o meno dell’intonaco sulla faccia esposta al fuoco.

Prove per la valutazione delle caratteristiche termiche.

In letteratura si riscontrano numerose prove sperimentali aventi l’obiettivo di valutare la conducibilità termica della paglia (Austria, 2000; Danimarca, 2001; Germania, 2003). I metodi di esecuzione di questo tipo di prova seguono standard ben precisi in Europa, dettati dalla norma UNI 1646. Questa impone di realizzare tre test su ogni provino, disponendolo fra due piastre a diversa temperatura e misurando tramite l’ausilio di termo flussimetri il tempo e la temperatura a cui si raggiunge l’equilibrio termico. È poi necessario mettere in correlazione i risultati delle prove con la densità del materiale, in quanto la presenza di aria all’interno del materiale stesso influenza in modo significativo il valore della conducibilità. Le prove effettuate nei diversi paesi giungono a risultati molto simili fra di loro; citando le prove effettuate in Danimarca: la conducibilità termica infatti viene messa in relazione non solo alla densità ma anche alla posizione degli steli rispetto alla direzione di propagazione del calore. Per una densità pari a 90 kg/m³ si evidenzia un valore di conducibilità termica pari a ʎ=0,060 W/mK se gli steli sono disposti parallelamente alla direzione del calore e pari a ʎ =0,056 W/m K se gli steli sono perpendicolari. Per provini con densità minore i valori della conducibilità termica si abbassano sensibilmente

CRITERI E SCELTE PROGETTUALI

Per effettuare la valutazione della convenienza in termini economici e prestazionali delle costruzioni in paglia è necessario definire un modello a cui riferirsi e individuare a priori i criteri e le scelte progettuali, che dovranno tenere conto del contesto ambientale e climatico del nostro paese, e soprattutto del corpus normativo nazionale. Le prestazioni che sono state analizzate durante la ricerca riguardano principalmente gli ambiti della sicurezza e del benessere.

Sicurezza statica e sismica: le costruzioni devono poter resistere, garantendo un certo coefficiente di sicurezza, a tutte le azioni e le sollecitazioni che possono presentarsi durante la loro vita utile. Le caratteristiche meccaniche dei materiali nonché le prove necessarie per la loro determinazione sono contenute nel D.M. 09.03.2023 e nella relativa circolare di attuazione. Si preferisce limitare lo studio a quegli edifici che utilizzano la tecnica post and beam, ovvero che si avvalgono di un’ossatura portante in legno in cui le balle di paglia hanno la sola funzione di tamponatura. La sicurezza statica e sismica si riconduce a quella delle costruzioni in legno lamellare ormai ampliamente normate nel codice vigente per le costruzioni.

Sicurezza al fuoco: per quanto riguarda la sicurezza nei confronti degli incendi, il codice edilizio vigente in Italia dal 2007 impone la valutazione, per qualsiasi materiale edile, della “resistenza al fuoco”, espressa con il simbolo REI. Questo identifica ciascun elemento costruttivo, che deve conservare per un tempo determinato espresso in minuti, la resistenza meccanica, le tenuta alle fiamme e ai gas caldi, l’isolamento termico. Anche se non è ancora disponibile alcuna certificazione europea relativa alla resistenza al fuoco per le balle di paglia, i risultati delle prove sperimentali descritte al paragrafo precedente dimostrano un buon comportamento in caso di incendio che migliora all’aumentare della compattezza delle balle e alla presenza di opportuni strati di finitura. Si può dunque desumere che le chiusure verticali debbano essere realizzate in paglia con una densità pari ad almeno 90kg/m³ e intonacate da entrambe le parti. Una corretta messa in opera del setto deve limitare il più possibile gli spazi fra una balla e l’altra, in quanto costituirebbero una zona di discontinuità, maggiormente vulnerabile al passaggio delle fiamme.

Isolamento termico: il D.M. del 26 gennaio 2015, adeguamento del decreto del Ministro dello sviluppo economico, 26 giugno 2009 sulla riqualificazione energetica degli edifici stabilisce valori limite della trasmittanza termica per i diversi elementi costruttivi dell’edificio. Per le chiusure verticali opache detti valori variano in un intervallo compreso fra 0,40 e 0,26 W/m²k a seconda della zona climatica considerata. La trasmittanza di un elemento è la misura della quantità di calore che lo attraversa per unità di superficie ed è direttamente proporzionale alla sua conducibilità termica e inversamente proporzionale al suo spessore. Nel caso di un elemento costruttivo a corpo multiplo, per il calcolo della trasmittanza complessiva bisognerà considerare i valori di conducibilità termica (li) e lo spessore (si) di ciascuno strato da cui è costituito, oltre ai valori di resistenza termica degli strati superficiali di aria interni ed esterni (Rsi e Rse), applicando la formula:

I valori di Rsi e Rse sono normati nella UNI EN ISO 6946 a seconda della direzione del flusso di calore e si possono assumere pari a Rsi=0,13 W/m²k e Rse= 0,04 W/m²k.