4. Dezember 2009 Vortrag und Workshop Corso Nazionale di Bioarchitettura INBAR

Thema: LA TERRA CRUDA - LEHMBAU

Corso Nazionale di Bioarchitettura Firenze 2009

4 dicembre 2009

Costruzioni di Terra Cruda

Architettura per la SostenibilitàIstituto Nazionale di Bioarchitettura-Università Federico II Napoli

Lumsa Facoltà di Giurisprudenza Romacorso di perfezionamento 2005/2006

LA TERRA CRUDA• La rete della terra cruda: tradizione ed

ecologia.• Architettura come organismo: l’ecosistema

di Shibam• Materia e identità locale: Terranuova

Bracciolini

Foto:L’ Architetto Ugo Sasso durante l’esperimento

sulle qualità della terra cruda.

La rete della terra cruda: tradizione ed ecologia

Fritjof CapraFisico e scrittoreTeoria della complessità, ecologia e sviluppo sostenibile• Il tao della fisica (1975)• Tempo di svolta (1985)• Le reti della vita (2001)• La scienza della vita (2002)• La scienza universale (2007)• La botanica di Leonardo (2007)Fondatore del centro ECOLITERACY:“la dimensione ecologica è raggiungibile attraverso

l’alfabetizzazione ecologica”

“Dobbiamo diventare dei letterati in ecologia”

ECONOMIA

ECOLOGIA

SOCIETA’

Fenomenologia della scelta di un materiale da costruzione

Simbolismo e ricchezza di significatiTecnicismo e razionalismo

AUTOPOIETICO (sostiene e riproduce se stesso)DIPENDENTE

RisparmioDispendiosità

ContestualizzazioneInternazionalizzazione

AutoregolazioneManutenzione dispendiosa

FlessibilitàRigidità

DiversitàUniformità

ComplessitàMonocultura

SIMBIOSICONFLITTUALITà

Risorse localiRisorse esterne

IntegrazioneSeparazione

AutonomiaPoteri dominanti

Olismo (holon: tutto) l’insieme è più della somma delle sue parti

Specializzazione (riduzionismo e linearità)

Funzionalità nel lungo periodoEfficacia immediata

polifunzionalitàSoluzione specifica

Conoscenza tradizionaleConoscenza moderna

Arch. Gernot MinkeCentro per l’edilizia sperimentale a Kassel

AutocostruzioneCostruire ecologicoCostruire a basso costo

Manuale per le“Costruzioni antisismiche in terra cruda”

MAPPA DELLA DIFFUSIONE DELL’ARCHITETTURA DI TERRA CRUDA

MAPPA DEL RISCHIO SISMICO

Nuevas casas resistentes de adobeprove sulla terra e preparazione del mattone

Metodo per fabbricare i mattoni

Fondazioni e inserimento delle”armature”

Disposizione degli adobe

Cordoli di canne

Tetto e intonaco esterno

Pavimento di terra battuta e casa finita

ARCHITETTURA COME ORGANISMOSHIBAM in Yemen

.

Una struttura urbana è ecosostenibile se, in armonia con l’ambiente, non

compromette la capacità della natura di rigenerarsi.

.

La città deve prendere parte ai cicli vitali, avere un metabolismo, come accade nelle comunità di ecosistemi dove la produzione di rifiuti è anche produzione di alimenti, il decadimento è rinascita

.

• È necessaria una cultura del progetto che sostenga la vita, occorre una visione ampia che abbia l’obbiettivo di creare luoghi strutturati in modo tale da mettere in moto flussi di materia e di energia in cooperazione con la natura.

Una tale cultura cambia l’approccio al mondo materiale

e genera valori e regole di condotta per cui la natura non

è più vista come un bene di consumo.

L’immagine della città sostenibile è quella di un giardino, la struttura è quella di un

organismo, il progetto riguarda le relazioni, le interazioni, i cambiamenti che la mantengono sana e prevede stili di vita che riconnettono

l’uomo alla natura.

La città di Shibam, interamente costruita di terra

cruda, è uno straordinario esempio di organismo urbano.

Shibam sorge su di una piccola altura (5kmq-popolazione 10.000 ab.) nella zona centrale dello wadi Hadhramawt ed era già capitale della regione nel III sec. D.CLa valle si trova nel sud dello Yemen sull’ antica via delle spezie, le stagioni delle piogge la rendono fertile e permettono alla popolazione di vivere di agricoltura e allevamento di capre.

I primi sistemi di strutture per il controllo delle acque risalgono al IX sec. A.C., a monte di Shibam ci sono dighe ripartitrici che, ampliando il letto dell’ inondazione, ne rallentano il flusso, l’acqua è poi canalizzata in un complesso sistema di irrigazione dei giardini sistemati in bacini intorno

alla città. A ulteriore protezione ci sono le mura e la costruzione è in altezza con case-torri che raggiungono gli otto piani e più.

Il sistema della casa

• Le alte case sono costruite in modo tale che al piano terra si trovano le stalle, al primo piano i magazzini, ai piani superiori l’abitazione.

• Le terrazze, i basamenti e le altre superfici che potrebbero entrare in contatto con l’acqua sono impermeabilizzate con calce mescolata a chiare d’uovo a protezione della struttura di terra cruda.

• Le terrazze raccolgono l’acqua piovana in condotti che portano a cisterne comuni a più case.

• Le “stanze d’acqua” per la cura del corpo e le cucine sono allineate in altezza e hanno pendenze che fanno fuoriuscire l’acqua in fori nelle pareti per smaltirle poi in canali sotterranei all’ esterno della città nei terreni coltivati.

• I gabinetti sono a due vie, una per i liquidi ed una per i solidi. I liquidi non entrano in contatto con la struttura della casa che ne sarebbe gravemente danneggiata. I solidi sono raccolti in camere per poi essere utilizzati come fertilizzanti.

I palazzi sono costruiti con la tecnica del BAGUE (o massone-cob-wellerbau) : impasto di terra e paglia.

Costruzione di un muro di bague.Bague posti ad essiccare.

Vasche per la preparazione della calce.

La protezione con la calce viene rinnovata stagionalmente.Le terrazze raccolgono l’acqua piovana.

Tetti e terrazze

[1]Bague(massone, cob, Wellerbau)Si tratta di un sistema costruttivo per erigere murature portanti che prevede l’esecuzione di un impasto di terra paglia denso, che viene preparato e poi direttamente trasportato e impilato o gettato a costruire una muratura spessa, modellata a mano senza casseformi. Spesso l’esecutore sta in piedi sul muro e compatta l’impasto insieme con i piedi. La superficie viene poi parificata e raddrizzata tagliando eventuali parti in eccesso. Si tratta di un sistema che permette di eseguire murature molto solide e ben legate tra loro. È la tecnica utilizzata nello Yemen per costruire i famosi grattacieli del deserto, palazzi che arrivano a trenta metri di altezza. In Europa questa tecnica si trova nel Devon inglese, in Germania nella zone di Lipsia e Weimar e nella Normandia e Bretagna francese. In Italia gli unici esempi di questa tecnica si trovano concentrati nell’entroterra della costa adriatica, nelle Marche e in Abruzzo.

.[1]testo tratto da:“Tecniche di costruzione in Terra Cruda” Barabara Narici da “Costruzione e uso della terra “ di M.C. Forlani , Maggioli Editore 2001

Preparazione,messa in opera,finiture.Operazioni:Sciogliere la terra e renderla lavorabile (allo stato plastico).Estrarre con il forcone una certa quantità di impasto.Aggiungere la paglia e mescolarla all’impasto.Lasciare riposare l’impasto per qualche ora.Gettare una vicina e sopra all’altra fino a raggiungere la larghezza del muro desiderata.Compattare le diverse gettate camminandoci sopra.Raddrizzare se sporgono dallo spessore desiderato.Proseguire con strati a 45° aumentando in lunghezza e in altezza fino ca. 60cm.Eseguire tutto il perimetro dell’ edificio per un’altezza pari a un corso di ca. 60cm.Finito il corso aggiustare e raddrizzare i muri laterali con bastoni.Attendere l’essiccamento del corso.Eseguire, a muro quasi asciutto, il taglio delle parti in eccesso.Continuare con la gettata di un altro corso di pari altezza.La tecnica varia da regione a regione: spesso l’impasto viene estratto e poi lavorato a mano quasi come il pane, aggiungendo altra paglia ed eseguendo pagnotte o “massoni” che vengono poi gettati a chi sta sopra al muro per compattarli.

Periodo di essa in opera:• Va da Aprile ai primi di Settembre, secondo il clima locale. È importante che il

muro sia secco prima delle gelate invernali. Chiaramente i setti preformati, una volta essiccati, possono essere posti in opera con ,maggiore libertà.

• Essiccamento:• Può comportare spesso dei ritiri, soprattutto se l’impasto contiene poche

fibre,se è molto argilloso e se durante l’applicazione non è stato steso in modo omogeneo. Questi ritiri comportano un assestamento generale del corso; anche per questo è necessario, prima di continuare a gettare in altezza, attendere che il corso sottostante sia consolidato.

• Finiture:• Essendo la parete eseguita in modo grossolano e senza casseformi, è

necessario inizialmente garantire la verticalità e contrastare la tendenza allo sganciamento dei lati colpendo la parete sui lati durante la realizzazione. Una volta essiccata è poi possibile, con una specie di pala piatta e affilata, tagliare dall’alto eventuali parti sporgenti del muro, raddrizzandolo. Viene poi eseguito un primo intonaco in terra, sabbia e paglia che va a pareggiare la superficie. Su questa base è poi possibile eseguire intonaci di finitura a base di terra e sabbia in interni e di calce in esterni.

Osservazioni:

• Si tratta di una tecnica complessa che permette di non utilizzare legname né per la struttura, per i casseri o le casseformi dei blocchi. La gettata in opera delle murature senza guide lignee permette inoltre di ottenere qualsiasi firma del perimetro(in particolare curvature) e di controllare lo spessore della parete facilitando l’esecuzione di pareti rastremate verso l’alto. D’altro lato l’uso di un impasto plastico, e dunque molto ricco d’acqua, su grandi spessori comporta dei lunghi tempi di essiccamento e notevoli fenomeni di ritiro.

Composizione, dati tecnici, caratteristiche fisiche e meccaniche.

Composizione**:10-20% argilla 45-65% limo20-40% sabbia15-35% acqua1-3% in peso di paglia rispetto alla terra(**valori tratti da CRATerre.)Peso specifico:ca. 900 -1600 kg/mc.Resistenza a trazione: ca. 6 bar (kg/cmq)( 1/5 rispetto al cemento classico)*Resistenza a compressione: ca. 15 bar ( kg/cmq) ( 1/20 rispetto al cemento classico)*(*Rigassi, valori tratti da Lahure,Hays,Calame)Calore specifico: ca. 1,kg/kgKModulo di Young: ca. 2000-3000 bar*

Conclusioni.

Il bague è adatto alla realizzazione di pareti interne ed esterne. Per la capacità di accumulo termico e di regolazione dell’ umidità dell’ impasto, è preferibile per interni o in regioni calde, o per pareti di accumulo dietro a serre. In particolare il sistema di costruzione si adatta all’esecuzione di pareti curve organiche. È anche adatto alla realizzazione di pareti interne di tamponamento meno spesse dalla dimensioni variabili anche con nicchie interne. Il bague torna dunque ad essere riutilizzato per la nuova costruzione, specialmente in progetti dove si richiede alle murature stesse di svolgere una forte funzione”etica ed estetica” caratterizzando l’edificio e garantendo il benessere degli abitanti.

DATI TECNICI DELL’ADOBETesto tratto da:

“Tecniche di costruzione in Terra Cruda” Barbara Narici da

“Costruzione e uso della terra “ di M.C. Forlani , Maggioli Editore 2001

Arg-e Bam Iran 250 a.C.

Si tratta di mattoni in terra cruda,formati a mano con o senza stampo,lasciati seccare al sole.Il mattone di adobe,utilizzato da millenni,è certamente uno dei primi materiali elaborati dall’uomo. Attualmente in diversi paesi del mondo la fabbricazione manuale di adobe è ancora una pratica corrente, come in Egitto, in Mali, in Perù. L’adobe è un materiale flessibile, di facile produzione e messa in opera,che ben si adatta a condizioni di scarsità di mezzi e di risorse energetiche, richiedendo un’ attrezzatura limitata. In alcuno paesi industrializzati come il Nuovo Messico, la California e l’ Australia, la produzione di adobe è entrata nei cicli di produttivi industriali. In Italia i mattoni crudi sono ampiamente utilizzati nel sud della Sardegna (con il nome di ladiri) in Calabria, in Basilicata e in Pianura Padana e anche in alcune zone del Piemonte, dell’Abruzzo, delle marche e della Toscana.Nel Centro e nel Nord Europa i mattoni crudi spesso sostituiscono il torchis nel riempimento degli edifici a struttura portante in legno.Preparazione,messa in opera,finiture.Produzione dei blocchi:Setacciare la terra per eliminare eventuali sassi o ghiaia.Mescolare la terra con acqua fino a raggiungere una consistenza molto plastica,quasi molle.Bagnere le forme.Cospargerle di sabbia per facilitare l’uscita del mattone.Posizionarle nel luogo dove avverrà l’essicamento.Portare l’impasto sul luogo dell’essicamento.Gettare l’impasto nelle forme.Distribuire equamente l’impasto e comprimere leggermente gli angoli.Passare un’assicella o una riga sulla forma per eliminare l’impasto in eccesso.Sollevare con una leggera vibrazione la forma per riutilizzarla.Lasciare il mattone sul posto ad essiccare.Dopo 3-7 giorni(a seconda del clima) verificare che la parte superiore del mattone sia secca.Voltare il mattone sul lato e attendere qualche giorno.Impilare i mattoni in uno spazio possibilmente ventilato.

Messa in opera:È la stessa di una muratura in mattoni cotti. I mattoni vanno però solo leggermente bagnati (evitando di lasciarli a lungo a mollo) ed è preferibile utilizzare una malta a base di terra e sabbia,senza calce e assolutamente senza cemento.Periodo di messa in opera:Non è importante, essendo già preessiccati. La produzione va invece effettuata in modo che non affrontino il gelo prima di essere asciutti.Essiccamento:causa un ritiro minimo, attorno allo 0,1 e max 0,4 %.Finiture:La superficie irregolare dei mattoni fatti a mano può essere rifinita con una barbettina densa di terra e sabbia o meglio con un intonaco. L’intonaco finale può essere a base di terra o anche di calce spenta, idrata(non idraulica); l’intonaco di calce o il rivestimento con legno è preferibile nelle pareti esterne particolarmente esposte a vento e pioggia, mentre per gli interni si consiglia la sola terra non stabilizzata per conservare le caratteristiche di regolarizzazione igrometrica del microclima interno.

Osservazioni:L’ importanza del ritorno di popolarità del materiale negli USA è illustrato dal fatto che in California e nel Nuovo Messico ogni anno si costruisce il 30% in più di case in adobe.Il successo di questa produzione si spiega per la tendenza all’utilizzazione passiva dell’energia solare, essendo la terra il solo materiale disponibile nel Sud-Ovest (la pietra è rara) avente un’inerzia termica accettabile e il cui impiego permette la costruzione di case ad un prezzo concorrenziale rispetto alle case moderne classiche, in ossatura a pannelli di legno.Vantaggi:Indipendenza da fonti energetiche.Indipendenza da attrezzature complesse.Facilità di produzione e messa in opera.Facilità di calcolo dei costi del materiale.Facilità di calcolo dei tempi di messa in opera.Buone capacità di accumulo di calore.Molto economica nei casi di autocostruzione.Svantaggi.Necessità di grandi spazi per fare essiccare i mattoni.Necessità di preparare il materiale molto prima della messa in opera.Costosa se si utilizza manodopera qualificata o imprese edili.L’ adobe è adatto alla realizzazione di pareti portanti e di tamponamento sia interne che esterne. Per il loro scarso potere isolante e la loro buona capacità di accumulo di calore sono da preferirsi nelle parti interne dell’ edificio o dietro pareti ventilate.

Composizione, dati tecnici, caratteristiche fisiche e meccaniche.Composizione:15-18% argilla10-28% limo55-75% sabbia15-30% acquaLa terra non deve essere troppo argillosa, ma priva di sassi, ghiaia, e sostanze organiche e va utilizzata allo stato plastico, quasi molle. Nell’ adobe tradizionale alcune popolazioni aggiungono anche della paglia tagliata, che ne aumenta la resistenza a trazione e riduce il ritiro nel caso si lavori con una terra troppo argillosa ( la quantità ottimale di fibre va dal3 al 6% in peso).Peso specifico:ca. 1400-1600 kg/mc.Resistenza a compressione 4,25- 2,25 MN/mq (kg/cmq)

La delibera della costruzione della Terra Nova venne presa da Firenze nel 1299, ma la sua edificazione non iniziò fino al 1337. Per la progettazione della pianta del paese furono presi a modello altri centri, a loro volta ispirati al castrum romano, costruiti per ordine di Firenze: nel Valdarno, San Giovanni e Castelfranco di Sopra, Scarperia nella Val di Sieve e Firenzuola nella Valle del Santerno, le cosiddette città murate. La Repubblica di Firenze eliminava i feudatari e prendeva il controllo del territorio.

La materia e l’identità locale Terranuova Bracciolini

Camminare per Terranuova Bracciolini significa scoprire la chiarezza e la funzionalità di un impianto urbano antico di 700 anni: ci sono due assi viari principali cui si accedeva dalle quattro porte, delle quali solo una ancora presente nella cortina muraria di nord-ovest.

Le dimensioni del perimetro sono quelle, definite dai fiorentini, di 470x246 braccia (274x143 metri), i quartieri, solcati da stretti vicoli, corrispondono alle quattro chiese e gli isolati sono costituiti da lotti lunghi e stretti, passanti e della larghezza di 4-5 metri.

Sulle facciate delle case, quasi tutte di tre piani, le finestre sono centinate con cotto; gli angolari e i basamenti sono in pietra o

cotto e molti sono i contrafforti.

Edificio in Piazza Trento..

La casa è stata costruita all’ inizio dell’ ‘800 addossata alle mura della città.

Parte delle antiche mura formano le pareti al piano terra fatte di ciottoli di fiume e mattoni cotti, il primo e il secondo piano sono in adobe, i cantonali in pietra.

Del restauro, eseguito nel 1994, ho ricevuto delle foto degli interni conservate dall’ Arch. Frosali, l’artefice dell’ intervento.

Confrontando i dati forniti dall’archeologa, le foto, le dimensioni dell’adobe (32x12x6cm) e gli spessori delle pareti, segnati sul rilievo in pianta, si desume che i muri portanti interni sono posti in opera ad una testa e che per la cortina esterna, dello spessore corrispondente alla lunghezza maggiore dell’adobe, si tratta di una muratura a due teste messa in opera a mattoni affiancati e sfalsati in altezza.

Analisi dell’adobe di Piazza Trentodimensioni: 32x12x6cm

Un adobe mi è stato regalato dall’Arch. Barucci dell’ Ufficio Tecnico del comune di T.B.; l’ adobe aveva svolto la sua funzione di elemento di muratura portante per più di due secoli nell’edificio di piazza Trento, durante un restauro nel 1994 è stato sostituito con altri da mattoni forati e poi, per la curiosità di un tecnico, è stato cotto in una moderna fornace della zona. L’ archeologa Esmeralda Remotti lo ha “letto” per me:

Faccia superiore:trattamento a scriminature, probabilmente come strumento è stata utilizzata una canna, per ottenere una migliore presa con il mattone successivo.Faccia inferiore: piccoli frammenti di ceramica invetriata bianco e azzurro, residui di malta e calce da costruzione e impronte in ngativo di materiale organicoquali paglia e semi di graminacee.

Faccia laterale corta consunta dalle intemperie.

Faccia laterale corta con impronta del legno dello

stampo

Si nota l’orlo di un tegame.La terra utilizzata ha una matrice argillosa, mediamente fine e compatta, integrata con dei degrassanti costituiti da ceramica tritata grossolanamente (chamotte). Questo elemento è di grande interesse perché permette di datare il materiale impiegato per la manifattura dei

mattoni intorno alXVII-metà del XVIII secolo.

La casa dellaSignora Irma

presso il Borro del Tasso.

È interessante notare come ogni 5 file di adobe ci sia un ricorso mattoni

cotti sottili, come delle pianelle, a rafforzare il paramento.

L’ edificio ha una pianta quadrata ed è di tre piani, su un fianco c’era un altro fabbricato di dimensioni ancora maggiori, anch’esso in adobe, demolito perché

pericolante e sostituito da una stalla. Alla base della casa rimasta in piedi si nota negli angoli un basamento in mattoni cotti, ai due piani superiori le fasce di adobe e cotto sono interrotte dalle cornici in pietra delle piccole finestre, Il

manufatto esprime magisteri di costruzione di alta qualità, dove l’intonaco è conservato le superfici sono prive di rigonfiamenti o crepe e gli angoli perfetti. La

manutenzione rende durevole ed efficiente la costruzione in terra cruda.

Valutazione della terra del Borro del Tasso con l’Arch.Gernot Minke

.• Prima di tutto si comincia

a lavorare la terra con l’ acqua. Impastare la terra con l’acqua attiva i legami ionici della struttura cristallina dell’argilla. È fondamentale che l’impasto sia ben lavorato e compattato. Si formano poi delle sfere.

• Un primo criterio di valutazione sta nel tagliare la sfera con una lama e osservare la sezione: se questa è più o meno lucida la terra è più o meni argillosa. La seconda prova è olfattiva: se la terra ha un cattivo odore, lo scavo non è stato fatto a una profondità sufficiente e contiene residui organici ed è inutilizzabile.

La terza prova consiste nel far cadere la sfera da una altezza di circa un metro e mezzo su di un piano. I quattro provini visti dall’alto in senso orario ci dicono che il 1° è troppo sabbioso e si è disgregato, il 2° contiene le giuste proporzioni di argilla, calce e sabbia infatti non è esploso e si è leggermente adagiato, il 3° si è appiattito di poco ed è troppo argilloso infine il 4° è decisamente troppo argilloso, ha mantenuto la sua forma iniziale è il provino proveniente dal Borro del Tasso.

• Quarta prova: si modellano dei cilindri dalla sezione di circa due centimetri o diametro minore se l’impasto lo permette.

• I cilindri si fanno scorrere lentamente in verticale, se si spezzano in pezzi di lunghezza dai 5cm ai 10 cm la terra ha buone qualità per essere trasformata in materiale da costruzione.Il provino del Borro del Tasso si rompe a circa 8 cm. L’ultima prova consiste nel lavarsi le mani: se si fa fatica a rimuovere la terra più sottile significa che questa era molto argillosa.

• Ne l vasto lavoro di Gernot Minke rientrano anche molti laboratori che vanno da questa esperienza base, di entrata in contatto con il materiale terra fino all’autocostruzione di case e cupole in mezzo mondo.

La prova sulla terra di Irma• Le valutazioni finali sulla terra del Borro

del Tasso sono che è molto argillosa,ma se ben impasta raggiunge un a buona qualità come materiale da costruzione; del resto i risultati ottenuti dall’ osservazione del mattone crudo/cotto confrontate con le prove sulla terra scavata ci dicono che ad una terra molto argillosa occorre aggiungere calce, digrassanti e altri leganti quali la paglia per formare l’ impasto dell’ adobe di Terranuova Bracciolini. Una tecnica tradizionale elaborata nel tempo