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Gli incastri lignei tradizionali giapponesi e il sistema Mengoshi

I perfetti incastri lignei intarsiati generano complessi organismi strutturali iperstatici capaci di resistere alle violente scosse sismiche che investono il Giappone. Come vengono realizzati?

La presenza di numerosissimi elementi di piccole dimensioni che realizzano incastri lignei perfetti è una delle principali peculiarità degli edifici giapponesi, che ne caratterizza sia l’estetica che la risposta alle azioni statiche e dinamiche, connessioni totalmente in legno eseguite da abili carpentieri. L’arcipelago giapponese è situato all’interno di una delle aree notoriamente più sismiche del pianeta (la “Cintura di Fuoco del Pacifico”) e la sua cultura ultra-millenaria è da sempre stata contraddistinta da una tradizione costruttiva anti-sismica a carattere più sperimentale che scientifico, ma non per questo meno efficace rispetto alle più moderne e costose tecnologie alle quali siamo abituati a guardare con meraviglia.

L’edilizia italiana è segnata dal massiccio utilizzo di elementi in pietra (successivamente sostituiti prima dal laterizio e poi dal calcestruzzo armato) che costituiscono l’organismo strutturale dei nostri edifici. I centri storici delle nostre città infatti sono generalmente composti da aggregati di edifici in muratura caratterizzati da una grande massa e da un’elevata rigidezza. Gli incastri lignei nella tradizione nostrana sono principalmente utilizzati nei solai in legno, tipici degli edifici storici pre-ottocenteschi. Pensando invece agli edifici storici giapponesi, vengono subito in mente i grandi templi (o “pagode”) costituiti da un elemento strutturale centrale (assimilabile ad un “grande albero maestro”) intorno al quale si sviluppa un struttura lignea molto leggera e deformabile ma comunque resistente ai carichi statici verticali.

Politecnico di Milano: Tesi Doria Montanari

Gli incastri lignei giapponesi e le loro potenzialità

Principalmente si distinguono due grandi famiglie di connessioni tra elementi lignei: Tsugite (giunzioni realizzate per ottenere elementi rettilinei) e Shiguchi (giunzioni tra elementi perpendicolari per sovrapposizione trasversale). Nella cultura orientale, gli incastri lignei rivestono principalmente due ruoli:

  • come elemento strutturale: deve essere durevole, resistente, prestante, e la connessione deve essere strettamente fissata in modo da non perdere la sua efficacia con il passare del tempo;
  • come elemento estetico: la giunzione assume diverse forme e diverse tonalità di colore per poter essere il più gradevole possibile.
Gli incastri lignei tradizionali giapponesi e il sistema Mengoshi
archeyes.com

In questo modo nasce una sorta di collaborazione tra gli aspetti estetici e funzionali degli elementi strutturali. Ecco che si richiede alle maestranze giapponesi un elevato grado di specializzazione (si parla infatti di Masutā Daiku, ovvero “maestri falegnami”) per poter realizzare delle giunzioni al massimo della precisione in modo da garantire la buona resa di entrambi gli effetti ottenendo delle vere e proprie opere d’arte. Un ulteriore aspetto interessante di questo tipo di incastri lignei è il fatto che, essendo prive di parti metalliche, di collegamenti in acciaio o collanti che modificano l’elemento coinvolto irreversibilmente, esse permettono di smontare e rimontare un edificio o un tempio più e più volte. Un’antica usanza giapponese infatti prevedeva che per purificare i luoghi sacri dalle presenze negative, e più scetticamente tramandare la metodologia costruttiva tradizionale alle generazioni successive, i templi dovevano essere smontati e rimontati completamente (o quasi) una volta ogni 30 anni.

Essendo gli incastri privi di qualsiasi collegamento forzante, sebbene questo comporti un elevato grado di difficoltà nella realizzazione della struttura, se ne ricava il chiaro vantaggio di fornire agli incastri lignei sia un’elasticità strutturale naturale sviluppata durante un qualsivoglia evento sismico, sia un buon livello di plasticità che, in virtù di sicurezza, permette ai pioli ed ai perni lignei di sganciarsi o rompersi gradualmente l’uno dopo l’altro, senza arrivare al collasso dell’intero sistema in modo “fragile”.

Gli incastri lignei e il pannello Mengoshi

Il sistema Mengoshi (o pannello Mengoshi) è un sistema di legno a graticcio, quindi di origine classica, che però è stato ripensato attraverso una moderna analisi tecnologica prendendo spunto dai templi antichi. Da un punto di vista costruttivo, l’elemento chiave del sistema Mengoshi è un modello a graticcio di elementi a sezione ridotta con incastri lignei ortogonali eseguiti senza l’ausilio di congiunzioni metalliche tramite la connessione Shiguchi-Aikake (“maschio-femmina”). Tale connessione permette la realizzazione di un perfetto incastro tra pezzi perpendicolari tra loro mantenendo però lo spessore complessivo dell’elemento strutturale; così facendo è possibile creare una parete che coniuga rigidezza ed elasticità mantenendo un estetica molto razionale e rigorosa, tipica della cultura giapponese.

Questo elemento strutturale può essere utilizzato nella sua conformazione piana originaria (realizzando solai a graticcio) o estendendo l’idea del pannello singolo a strutture tridimensionali molto più complesse nelle quali l’intera struttura risulta essere internamente moltissime volte iperstatica. I principali pregi delle strutture realizzate mediante l’utilizzo del sistema Mengoshi sono quindi:

  • Comportamento dinamico: la differenza nel comportamento dinamico sviluppato in presenza di azioni sismiche fra un pannello Mengoshi ed un classico sistema tradizionale controventato deriva dalle molteplici interconnessioni fra gli elementi del pannello. In caso di sisma, un tradizionale sistema controventato, una volta superati i limiti di resistenza degli elementi attivi, perde le connessioni in maniera istantanea (soprattutto se si instaurano dei meccanismi di collasso per azioni taglianti) e può arrivare al collasso strutturale. Il sistema Mengoshi dispone di fatto di una riserva di capacita portante che permette alla struttura di resistere ben oltre il limite di rottura di una singola connessione, grazie all’elevato numero di connessioni impiegate ed alla capacità dissipativa dell’attrito all’interno delle connessioni,;
  • Eco-sostenibilità: la struttura Mengoshi è solitamente composta da travetti le cui sezioni ridotte consentono di sfruttare anche legname di scarto di piante di basso fusto che vengono regolarmente abbattute nell’arbocultura per mantenere una densità equilibrata degli alberi ad alto fusto. Il sistema costruttivo Mengoshi ha trovato una maniera efficiente di combinare il “riutilizzo” di piante che sarebbero comunque state abbattute con l’aspetto benefico della deforestazione selettiva.
Gli incastri lignei tradizionali giapponesi e il sistema Mengoshi
commons.wikimwdia.org

Alcuni esempi del sistema Mengoshi

  • Tamedia Building: l’innovativa struttura realizzata dall’Arch. Shiregu Bane ospita la nuova sede degli uffici della Tamedia a Zurigo, società di media ed informazione.
  • Gridshell (gusci strutturali a graticcio): sono strutture che incrociano il comportamento strutturale del guscio (shell) con quello del graticcio (grid), due famiglie molto distanti tra loro, una dalle curve morbide e l’altra caratterizzata da geometria e rigore cartesiano. Si assiste perciò ad un graduale passaggio da una concezione bidimensionale ad una tridimensionale, dove gli elementi del graticcio strutturale piano si piegano e deformano seguendo un andamento romboidale assumendo configurazioni spaziali resistenti.
  • Padiglione del Giappone ad Expo 2015: un graticcio tridimensionale di legno, la cui soluzione costruttiva per la creazione di volumi architettonici è data da prefabbricazione, eco-sostenibilità, facilità di trasporto, montaggio a secco, rapidità di posa e autoportanza. Per tale commessa sono state impiegate quasi 20.000 travi, lunghe 2,38 m cadauna, in legno lamellare di larice proveniente dal Giappone, dalla sezione quadrata di 120 mm di lato. La superficie finale è di circa 1.200 m2.

Le differenze tra Giappone e Italia

La diversa conformazione geometrica e strutturale degli edifici brevemente descritti è il punto cardine sul quale si sviluppa l’idea di anti-parallelismo tra le due culture anti-sismiche che si vuole introdurre. Gli edifici giapponesi a struttura prevalentemente lignea, sono molto leggeri e poco rigidi, pertanto una volta che vengono investiti dalle potenti scosse di terremoto tipiche dei paesi della “Cintura di Fuoco del Pacifico” essi devono rispondere in termini di resistenza a sollecitazioni relativamente basse create da forze proporzionali alle masse in gioco.

Gli edifici tipici dei nostri nuclei urbani invece, essendo caratterizzati da enormi masse ed elevati valori di rigidezza, quando vengono eccitate dalle accelerazioni sismiche prodotte dai terremoti nazionali sono chiamati a resistere a sollecitazioni disastrose; per tale motivo se paragoniamo i danni provocati da terremoti di intensità media su entrambe le tipologie di edifici, spesso noi italiani siamo chiamati a fare i conti con le perdite economiche (e non solo) maggiori.

“Non i filosofi né i politici, ma coloro che si dedicano agli intagli del legno e battitura dei chiodi costituiscono l’ossatura della società”Aldous Huxley, “Il mondo nuovo”

di Luca Ciuffardi

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