Strutture in cartone: vediamo come e perchè

A cura di Giovanni Ferrarella

Leggerezza, miglioramento delle prestazioni, sostenibilità, riciclabilità, semplicità. Si assiste sempre più all’introduzione di materiali e di semilavorati, più o meno nuovi in edilizia, per i quali si prospettano sempre più ampi scenari e grandi aspettative di utilizzo.

A proposito di leggerezza, da qualche anno prende campo quella che fu una trovata dell’architetto giapponese Shigeru Ban (Tokio, 1957) che impiegò degli elementi in cartone riciclato sia come elementi divisori (pareti divisorie o di arredo) che come componenti strutturali. Si tratta, fondamentalmente, di tubi di diversi diametri lasciati a faccia vista, con la classica colorazione caratteristica del cartone.

Decisamente una svolta per un materiale sulle cui proprietà  c’ è sempre stata una concezione comune  di scarsa resistenza e di infiammabilità. L’architetto giapponese, con le sue numerose sperimentazioni, cerco di tirar fuori da questo materiale delle caratteristiche tali da sopperire a questi due grandi difetti.  In occasione di una mostra  a Tokio, Shigeru Ban, a causa dello scarso budget disponibile e spinto dalla volontà di presentare l’oggetto dei suoi studi, scelse una serie di tubi di cartone riciclato di diverse dimensioni. Ma il grande passo non tardò ad arrivare, quando nel 2000, in occasione dell’Expo di Hannover progettò sotto la consulenza di Frei Otto, il padiglione del Giappone.

Le strutture temporanee di Shigeru Ban sono state ‘’presenti’’ come strutture di soccorso o di primo appoggio in occasione di tutte le calamità che hanno colpito il mondo negli ultimi anni . A partire dal terremoto di Kobe (1995), passando per il sisma del  1999 in Turchiai, lo tsunami che a fine 2004 ha devastato il sud est asiatico, l’uragano Katrina (2005) che ha colpito il sud degli Stati Uniti e il terremoto del Sichuan (2008).  E’ stato presente anche in Italia: a L’Aquila ha infatti progettato il nuovo auditorium del conservatorio “A. Casella”.  Nel padiglione temporaneo per esposizioni ed eventi realizzato a Madrid (2013) all’interno del campus della IE University, sponsorizzato da LG, Ban riprende l’uso strutturale dei suoi tubi di cartone opportunamente trattati per renderli ignifughi e idrorepellenti: la copertura è sorretta da una struttura reticolare composta da 173 tubi di cartone uniti da giunti di legno.

I risultati ottenuti da Shigeru Ban furono il frutto di numerosi studi su alcuni problemi fondamentali, primo tra tutti la resistenza meccanica e le prestazioni del cartone.  I ‘’profili scatolari’’ come i tubi, hanno dimostrato di soddisfare una serie di requisisti dal punto di vista dell’isolamento termico, acustico ma anche strutturale. Infatti, come dimostrano le prove di resistenza a trazione, compressione e a flessione sui tubi di cartone ad alta resistenza, essi sono decisamente in grado di sopportare carichi di media entità. Del resto, sono generalmente impiegati per l’avvolgimento di cavi e trecce che sono movimentate proprio grazie ai tubi in cartone. Va precisato che, alla base del pensiero di Ban, vi è l’idea di leggerezza e minimalismo che portano a limitare i pesi propri di tutti gli elementi della costruzione, cosi che le strutture in cartone debbano sopportare pochissimi carichi permanenti.

Quello che potrebbe sembrare il nodo cruciale di questo sistema è la resistenza del cartone all’acqua. L’architetto, in questo caso, risponde portando ad esempio i contenitori di cartone per le bevande (Tetra Pak ad esempio) composte da cartone (circa il 75 %) che conferisce forza e rigidezza, polietilene (circa il 20 %) che trattiene i liquidi e crea una barriera contro i microorganismi dell’aria, alluminio (circa il 5%) che garantisce una maggiore efficacia alla protezione contro aria, luce e batteri. I tubi in cartoni strutturale impiegati in edilizia sono impermeabilizzati con processi analoghi. Per quanto riguarda le proprietà degli elementi rispetto alla resistenza al fuoco, si hanno buoni risultati ottenuti per mezzo di trattamenti ignifughi.

Ancora in fase di miglioramento sono le tipologie di accostamento del cartone con altri materiali, come ad esempio con il cemento armato o con l’acciaio, con i quali non viene mai messo a contatto diretto, ma separato attraverso elementi di giunzione essenzialmente in legno.

Il limite di questo materiale è la sua durabilità. È evidente, infatti, che una struttura in cartone ha una durata limitata, decisamente inferiore a quella di molti altri materiali da costruzione nonostante tutti i trattamenti e accorgimenti tecnici del caso. L’economicità del materiale, la rapidità di montaggio, la limitatezza delle attrezzature necessarie per il montaggio e smontaggio, rendono il cartone estremamente competitivo soprattutto per applicazioni di carattere provvisionale o stagionale. Come già detto, ad esempio, nel caso di un intervento immediato dovuto a fenomeni catastrofici, è indubbiamente un celere supporto per le popolazioni colpite.

 Le principali prove che si effettuano sul materiale e sui tubi in cartone al fine di valutarne le caratteristiche prestazionali sono:

• Misura dell’allungamento;
• Resistenza allo schiacciamento di una striscia di cartone ondulato;
• Resistenza allo schiacciamento di fogli di carta;
• Coefficiente di attrito;
• Collatura;
• Grammatura;
• Prova di porosità;
• Pulizia e pulibilità;
• Resistenza alla lacerazione;
• Resistenza a trazione;
• Resistenza allo scoppio;
• Resistenza alle doppie pieghe;
• Resistenza allo scoppio interno;
• Misura dello spessore