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legnoarchitettura

te pr

progetti Irving Smith Jack Architects Renzo Piano Building Workshop Atelier Traldi Hewitt Studios LLP Marta Apolinari Danilo Turato Emma Architecten Christian Kapeller K2S Architects Ltd

im a

incontri Stefano Pampanin

technĂŠ Endesa Pavilion sistemi Pres-Lam

an

dettagli rinforzo di solai in legno

EdicomEdizioni

ISSN 2039-0858

Trimestrale anno IV n° 11 aprile 2013 Euro 15,00 Registrazione Trib. Gorizia n. 4 del 23.07.2010 Poste italiane S.p.A. Spedizione in a.p. D.L. 353/2003 (conv. in L. 27/02/2004 n.46) art. 1, comma 1 NE/UD

Tutte le soluzioni per

PROGETTARE _ COSTRUIRE _ RIQUALIFICARE

BIENNALITÀ _ SPECIALIZZAZIONE _ INTERNAZIONALITÀ I saloni di MADE expo: Costruzioni e Cantiere | Involucro e Serramenti | Interni e Finiture | Software e Hardware | Energia e Impianti | Città e Paesaggio

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legnoarchitettura legnoarchitettura rivista trimestrale anno IV – n. 11, aprile 2013 ISSN 2039-0858 Numero di iscrizione al ROC: 8147 direttore responsabile Ferdinando Gottard redazione Lara Bassi, Lara Gariup

incontri Stefano Pampanin

editore EdicomEdizioni, Monfalcone (GO)

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Endesa Pavilion

redazione e amministrazione via 1° Maggio 117 34074 Monfalcone - Gorizia tel. 0481.484488, fax 0481.485721

Un prototipo di facciata multiscalare progettata in funzione dell’energia

progetto grafico Lara Bassi, Lara Gariup stampa Grafiche Manzanesi, Manzano (UD) Stampato interamente su carta con alto contenuto di fibre riciclate selezionate prezzo di copertina 15,00 euro abbonamento 4 numeri Italia: 50,00 euro - Estero: 100,00 euro

techné 87

sistemi Pres-Lam

Gli abbonamenti possono iniziare, salvo diversa indicazione, dal primo numero raggiungibile in qualsiasi periodo dell’anno

97 dettagli

distribuzione in libreria Joo Distribuzione Via F. Argelati 35 – Milano

rinforzo di solai in legno

copertina The Arts Space, Hewitt Studios LLP Foto: Martin Cleveland

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È vietata la riproduzione, anche parziale, di articoli, disegni e foto se non espressamente autorizzata dall’editore

Foto: Lance McNulty

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Foto: Marco Caselli Nirmal

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Foto: John Lewis Marshall

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Foto: Patrick Reynolds

Irving Smith Jack Architects

Auditorium del Parco Renzo Piano Building Workshop, Atelier Traldi

The Arts Space Hewitt Studios LLP Marta Apolinari, Danilo Turato

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Paviljoen Puur Emma Architecten

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Asilo in via VĂśgele Christian Kapeller Kamppi Chapel K2S Architects Ltd Foto: Marko Huttunen

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Foto: Carlo Perazzolo

Centro benessere

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78 68 Foto: RenĂŠ Riller

NMIT Arts & Media

incontri

Stefano Pampanin

Dal 2004, Stefano Pampanin, assieme a due colleghi dell’Università di Canterbury (NZ) Alessandro Palermo e Andy Buchanan, ha sviluppato un sistema costruttivo innovativo che applica la post tensione, tecnica ormai collaudata nel c.a., al microlamellare LVL (Laminated Veneer Lumber): dall’Italia alla Nuova Zelanda per realizzare e brevettare una tipologia strutturale in legno, estremamente flessibile, dalle prestazioni antisismiche eccellenti.

A lato, Massey University, College and Creative Arts – Wellington; progetto: Athfield Architects, strutture: Dunning Thorton Consultants Ltd. L’edificio è realizzato con una serie di telai Pres-Lam nella direzione trasversale e da setti post tesi in c.a. (sistema PRESSS) in direzione longitudinale.

Foto: Trends Magazine NZ

Nella pagina accanto: NMIT Arts & Media – Nelson (2010); progetto: Irving Smith Jack Architects, strutture: Aurecon.

Può darci una definizione del materiale legno?

quest’ultimo è più soffice, dunque più flessibile, note-

Il legno è un materiale vivo e si distingue dal calce-

volmente più leggero data la ridotta densità e direi, uti-

struzzo armato e dall’acciaio per una forte ma ben de-

lizzando una terminologia non certo ingegneristica né

finita anisotropia, o meglio ortotropia, presenta cioé

misurabile, più “caldo”. E proprio le caratteristiche di

caratteristiche meccaniche di resistenza e rigidezza

leggerezza rappresentano un notevole vantaggio, so-

diverse a seconda delle tre direzioni ortogonali, paral-

prattutto in zona sismica.

lela, trasversale o radiale. Se viene utilizzato rispettando la direzione di crescita delle fibre è un buon

Lei insegna Ingegneria Strutturale e Progettazione

materiale. Se ci riferiamo poi al legno ingegnerizzato,

Sismica all’Università di Canterbury (NZ), qual è il

come i nuovi legni lamellari, e lo confrontiamo con altri

motivo che l’ha spinta a trasferirsi in Nuova Zelanda? È una storia lunga.... ma è doverosa una premessa: la Nuova Zelanda e l’Università di Canterbury in particolare sono conosciute e riconosciute a livello interna-

materiali costruttivi, possiamo affermare che esso possiede caratteristiche di resistenza a compressione simili al calcestruzzo ordinario, ma rispetto a

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incontri

Foto: Patrick Reynolds

Merritt Building, – Christchurch; progetto: Sheppard & Rout Architects, strutture: Kirk & Roberts.

L’edificio sarà ultimato entro luglio 2013.

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zionale per il ruolo innovativo svolto nell’ambito della progettazione in zona sismica. Negli anni ‘60 e ‘70 in Nuova Zelanda è stata concepita e sviluppata la filosofia progettuale nota come “capacity design” o gerarchia delle resistenze secondo cui in presenza di un evento sismico gli edifici non devono cercare di resistere con soli requisiti di forza, bensì devono essere in grado di oscillare in modo flessibile e duttile; pertanto il progettista doveva favorire meccanismi di danno duttili e proteggere al contempo da rotture fragili, concentrando il danneggiamento in punti ben definiti, ma non pericolosi (es. nelle le travi, non nelle colonne, per evitare collassi definiti a “pancake”). La gerarchia delle resistenze, sviluppata da grandi nomi della sismica presso l’Università di Canterbury (Bob Park e Tom Paulay, e in seguito Nigel Priestley), nasceva dall’analogia dell’anello debole della catena: se si tira una catena, la sua resistenza a rottura è legata alla capacità dell’anello più debole e se tale anello ha un comportamento fragile, l’intera catena si romperà in modo fragile. Se applichiamo questo concetto a un edificio, l’edificio sottoposto a sollecitazione sismica collasserà in modo fragile. Se invece l’anello debole viene progettato per avere un comportamento duttile (plastico), allora non importa come sono progettati gli altri anelli, perché l’anello debole agirà da “fusibile” per l’intera struttura, proteggendo da ogni altro meccanismo di rottura indesiderato. Tale concetto negli anni ‘60-‘70 è stato rivoluzionario, perché non proponeva di progettare strutture più forti del terremoto, ma di realizzare strutture più deboli in termini di resistenza, flessibili e duttili a sufficienza in termine di capacità di spostamento, così da oscillare ripetutamente in campo plastico concentrando il danneggiamento laddove stabilito. E dalla Nuova Zelanda questa teoria si è diffusa in tutto il mondo. Il passo successivo è avvenuto solo pochi anni fa e sta alla base dello sviluppo del Pres-Lam, ovvero realizzare edifici che potessero non solo resistere a forti scosse sismiche senza crollare, ma anche essere riparati, e non demoliti e ricostruiti.

In sostanza, sviluppare un fusibile facilmente riparabile o meglio sostituibile, che non implicasse la ricostruzione dell’intera struttura.

Tornando alla domanda iniziale, durante il dottorato di

incontri

ricerca, grazie a una borsa di ricerca della Fulbright, ho avuto l’opportunità di lavorare sullo sviluppo di soluzioni innovative in c.a. prefabbricato a basso danneggiamento presso l’Università della California a San Diego, proprio con Priestley, originario di Canterbury (NZ) e divenuto uno stimato luminare in ingegneria sismica a livello mondiale. Rientrato in Italia presso il Centro Sismico di Pavia, mi sono dedicato a sviluppare tale tecnologia per la realtà italiana. Tuttavia, l’interesse e la passione per il confronto con la realtà di ricerca e il lavoro all’estero erano rimasti e l’occasione si è presentata quando mi è stato chiesto di sostituire per un periodo di 3 mesi una persona che dall’Università di Canterbury in Nuova Zelanda andava a insegnare proprio a San Diego: era il 2002 e … quei tre mesi sono diventati 11 anni! In Nuova Zelanda, un paese con 4 milioni di abitanti che possiede un’estensione territoriale circa pari a quella italiana, le dinamiche sono diverse, il rapporto tra industria e ricerca, in particolar modo nel campo della ingegneria sismica, è molto aperto e collaborativo, quello che si studia e si ricerca viene implementato e realizzato.

Come è nata l’idea di applicare alle costruzioni in legno la tecnica della precompressione utilizzata nelle strutture in c.a., idea da cui deriva il Pres-Lam, sistema costruttivo che approfondiamo nella sezione “sistemi” della rivista? Chi ha partecipato al progetto e qual è stato il ruolo del Governo neozelandese?

L’idea è nata quasi per caso dall’interazione di tre colleghi, io, Alessandro Palermo e Andy Buchanan e si è trattato fin dall’inizio di combinare e stimolare conoscenze ed esperienze complementari: io e Alessandro abbiamo infatti un background più legato al c.a. ordinario e precompresso, entrambi abbiamo lavorato sulla tecnologia di post tensione nei prefabbricati in c.a. nella fase iniziale delle nostre ricerche e all’inizio dello sviluppo del Pres-Lam avevamo poca conoscenza e esperienza sul legno. D’altro lato Andy è un esperto di legno (caratteristiche strutturali e resistenza al fuoco) con poca esperienza sul c.a. precompresso

Foto: Carterton District Council

o post-teso e in particolare sulle allora emergenti tec-

logy ora MSI, Ministry of Science and Technology) era

nologie a basso danneggiamento. Arrivato all’Univer-

infatti disposto a investire e sponsorizzare ricerca ac-

sità di Canterbury ho subito incominciato a tenere

cademica e industria, pareggiando 1 a 1 il finanzia-

corsi - master, dottorato, laurea - a studenti e a profes-

mento, a condizione che riuscissimo a convincere

sionisti sulle tecniche di post tensione del c.a. e sui si-

alcune aziende a sovvenzionare la ricerca fino a 1 mi-

stemi di rocking-dissipativo, usando modellini in legno

lione di dollari in contanti. Abbiamo coinvolto realtà

che illustravano come funzionava il sistema. In labora-

australiane e neozelandesi, che oggi fanno parte del

torio per le prove a rottura su piccoli elementi e di re-

consorzio, quali i maggiori produttori di LVL, la Pine

sistenza al fuoco delle connessioni avevamo a

Manufacturer Association, un’associazione australiana

disposizione un microlamellare che si comporta in

che raccoglie tutte le aziende che lavorano con il legno

compressione come il c.a. ma è più leggero; abbiamo

e tre Università, quella di Canterbury (telai e setti), di

iniziato a confrontarci con Andy e gli abbiamo propo-

Auckland (portali) e l'University of Technology di Syd-

sto di applicare la post-tensione al legno. Con pochis-

ney (solai). Per cui lo sviluppo del sistema costruttivo

simi fondi, con qualche borsa di studio e con il

Pres-Lam si è giovato di 2 milioni di dollari per 5 anni

materiale fornito dalle industrie, abbiamo iniziato a fare

per un totale di 10 milioni di dollari investiti.

delle prove su questa teoria: la cosa sorprendente è

Alla base dell’accordo di ricerca e sviluppo abbiamo

che non siamo riusciti a utilizzare tutto il legno forni-

inoltre accettato di cedere agli enti sostenitori in esclu-

toci perchè non riuscivamo a danneggiare e rompere,

siva la licenza d’uso del brevetto in Nuova Zelanda e

sotto azioni sismiche simulate ben superiori a quelle di

in Australia. Nel frattempo abbiamo creato un spin-

progetto, i vari provini-modello di laboratorio che rap-

off, Prestress Timber Limited (PTL), di cui siamo i fon-

presentavano sottosistemi di edifici con connessione

datori e i direttori con una piccola compartecipazione

trave-colonna, colonna-fondazione e setto-fondazione.

dell’Università e siamo proprietari del brevetto; nel

Con il passare del tempo il nostro coinvolgimento è au-

resto del mondo abbiamo totale libertà di azione e gra-

mentato e abbiamo deciso, non a cuor leggero e ri-

zie agli edifici realizzati ormai il Pres-Lam è ben cono-

schiando in prima persona, di sostenere privatamente

sciuto, riscuotendo interesse a livello internazionale.

Carterton Events Centre – Carterton (2011); progetto: Opus Architecture, strutture: Opus International.

e personalmente,le spese del brevetto.

In seguito, la pubblicazione dei risultati della ricerca ha

Quali sono i principali vantaggi del Pres-Lam?

attratto varie industrie disposte a investire sul sistema

Dal punto di vista economico è un sistema

e con Andy e Alessandro abbiamo costituito un con-

concorrenziale rispetto ad altri sistemi costruttivi

sorzio di ricerca supportato dal Governo. Il Governo

in legno o a quelli in calcestruzzo armato o acciaio?

(FRST, Foundation or Research, Science and Techno-

Il Pres-Lam, nato come sistema antisismico, consente

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Il sistema Pres-Lam non è una novità per il mondo progettuale italiano.

Già nel 2010 è stato proposto come sistema strutturale del progetto vincitore del concorso bandito dalla Provincia di Parma per la realizzazione del nuovo Palazzo dell’Ambiente, dell’Agricoltura e dell’Innovazione.

Il progetto è stato curato dallo studio di architettura Archest di Pozzuolo del Friuli (UD) in Ati con Tribus-MerloSoardo e con la collaborazione di Stefano Pampanin. È in atto inoltre una collaborazione di ricerca con l’Università della Basilicata a Potenza, con il patrocinio di Federlegnoarredo, per una serie di prove sul sistema Pres-lam su tavola vibrante.

in modo semplice ed efficace di connettere una trave

che avevano maglie di 6x8, mentre noi con il Pres-Lam

a una colonna e di dare una capacità a momento. In

potevamo avere maglie di 12x8 (il limite sugli 8 metri

passato le connessioni a momento degli elementi in

è dovuto alla scelta del solaio ligneo): alla fine abbiamo

legno dovevano passare attraverso moltissimi chiodi,

deciso di comparare gli edifici mantenendo la stessa

viti, parti metalliche in acciaio molto importanti con

griglia e le fondazioni e, nonostante ciò, il Pres-Lam

costi che non favorivano di certo il legno. In questo si-

era già in grado di competere con gli edifici esistenti

stema, invece, i cavi di post tensione vanno da una

presi a riferimento. Fin dall’inizio il neonato Pres-Lam

colonna all’altra attraverso 2/3 o più campate e realiz-

ha dimostrato la sua potenzialità potendo subito com-

zano 4/6 o più connessioni bloccate in un’unica infi-

petere non solo a livello strutturale, ma anche di costo

lata; un sistema, quindi, molto veloce e molto efficace.

con giganti dell’industria quali il c.a. e l’acciaio (il costo

Non dimentichiamo che tutto è prefabbricato (con gli

stimato risultava di poco superiore di un 5% rispetto ai

stessi vantaggi della prefabbricazione in calcestruzzo

migliori esempi di edifici in c.a. o in acciaio, senza

e acciaio), che la qualità è controllata in stabilimento

tener conto delle fondazioni e della maglia).

e che c’è una facilità di trasporto e di posa con conseguente riduzione dei costi. La post tensione permette

Gli edifici realizzati finora con il Pres-Lam sono fab-

di avere campate più lunghe o più snelle con elementi

bricati terziari, a uso commerciale o per uffici: avete

modulari che favoriscono la realizzazione di open

previsto uno sviluppo del sistema anche per il resi-

space, soluzione precedentemente non facilmente

denziale? Il tipo di connessioni e la presenza delle

realizzabile (o non giustificabile in termini di costi se

barre di post-tensione, oltre al ricorso alla prefabbri-

non per strutture speciali) con il legno. In tutto il

cazione, costituiscono dei vincoli nello sviluppo ar-

mondo, infatti, sono stati costruiti molti edifici in legno

chitettonico del progetto o il sistema garantisce

multipiano, ma sono tipicamente a setti chiusi, condi-

comunque un certo grado di adattabilità?

zione ideale per il residenziale, ma non per il terziario.

Non abbiamo inizialmente pensato di essere concor-

Il Pres-lam si è ricavato la sua nicchia di mercato pro-

renziali con questo sistema anche nel residenziale, in

prio nel terziario, pur essendo aperto al residenziale

particolare se facciamo riferimento agli edifici mono-

in quanto le chiusure e le partizioni interne possono

piano (villette unifamiliari) tipiche in Nuova Zelanda.

essere effettuate in modo flessibile.

Ma il ripensamento è avvenuto dopo il terremoto di

Ed è indubbio il vantaggio antisismico; il fatto che una

Christchurch del Febbraio 2011, a seguito del quale si

struttura in Pres-lam non si danneggi dopo un terre-

è pensato di ricostruire il centro finanziario non solo

moto non era un concetto facilmente vendibile: è un

con una destinazione d’uso di terziario, ma anche di

fatto con cui mi scontro da un bel po’ di tempo! Per

destinare una parte del costruito al residenziale. O me-

spiegare al committente come funziona il Pres-Lam

glio, realizzare edifici a uso misto: negozi al piano ter-

potremmo fare questo esempio: il sistema è come una

reno, uffici ai piani intermedi, appartamenti ai livelli

macchina che ha un incidente e che torna come

superiori con la possibilità di modificare la destina-

prima semplicemente premendo un pulsante; questo

zione d’uso nel corso degli anni per far fronte alle esi-

nel Pres-Lam avviene grazie ai cavi di post-tensione

genze della popolazione nella fase di ricostruzione

che si comportano come delle molle per cui il sistema

della città. Oltre a ciò dobbiamo sottolineare che il

si apre, si chiude, si muove, assorbendo l’”impatto”

Pres-Lam si è evoluto anche in soluzioni ibride, quali

del terremoto, ma dopo l’evento sismico tutto ritorna

legno-calcestruzzo, legno-calcestruzzo-acciaio, solu-

come prima.

zioni in cui il Pres-Lam prevale per l’80-50% e che

Altro vantaggio del Pres-Lam è la peculiarità del legno

sono utilizzate laddove il legno non è adatto per esi-

di essere leggero, il che significa fondazioni più leg-

genze architettoniche o strutturali o perché deve es-

gere, costruzioni più snelle e più facili da assemblare,

sere protetto. Se serve, si possono combinare colonne

con la possibilità di montare intere parti prefabbricate,

in calcestruzzo con travi post tese in legno, setti in

non solo pannelli, ma intere maglie, griglie grazie alle

legno piuttosto che setti combinati legno-calcestruzzo.

gru che sollevano pesi di 4-5 volte inferiori rispetto al c.a. L’ultimo vantaggio è la sostenibilità, intesa anche

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Pur essendo la Nuova Zelanda un punto di riferi-

come embodied energy o energia inglobata; è un va-

mento per la sismica, ritiene che ci siano esperienze

lore aggiunto per il quale il cliente al momento non è

valide anche in Europa e in Italia in questo ambito?

disposto a pagare, ma è contento di avere come “op-

In Italia l’esperienza della ricostruzione post sisma del-

tional” nel pacchetto e che farà la differenza in futuro.

l’Aquila ha mostrato le potenzialità del legno come ma-

L’interesse verso il sistema è cresciuto solo quando si

teriale strutturale. L’idea di vivere in una casa in legno

è dimostrato, mediante comparazioni effettuate che il

che resiste a diversi terremoti senza subire danni, se

costo era minore rispetto ad altri sistemi tradizionali.

non minimi, sembra irreale, ma invece rappresenta un

Inizialmente abbiamo fatto delle valutazioni su edifici

vantaggio notevole. Dobbiamo ricordare che il terre-

incontri

si è cominciato a pensare che il legno strutturale po-

che costa uguale, se non addirittura di meno, e che

teva essere usato anche negli edifici multipiano.

possa sopperire alle notevoli incertezze legate all’evento sismico e alla risposta della struttura, è un

Qual è il rapporto dei committenti con il legno strut-

vantaggio! E in questo senso, il merito va al Progetto

turale? O ci sono delle diffidenze?

C.A.S.E., che ha posto gli edifici residenziali sopra una

Due cose hanno segnato il cambiamento nei commit-

piattaforma con isolatori ricavati in un livello adibito a

tenti in Nuova Zelanda: la prima è stata la disponibi-

parcheggio. In questo momento stiamo sviluppando

lità di queste nuove tecnologie sia a livello di materiale

un nuovo edificio multipiano isolato alla base sopra cui

lamellare che di sistema strutturale. La seconda è stata

innalzare una struttura ibrida legno-calcestruzzo Pres-

l’esperienza devastante del terremoto che ha visto l’in-

Lam. Infine, non posso non citare il progetto SOFIE

tero centro finanziario di Christchurch divenire un ter-

che ha dimostrato, e dimostra, che è possibile realiz-

reno di guerra prima e una zona semi-desertica poi a

zare edifici multipiano sicuri con il Cross-Lam.

seguito della estesissima demolizione controllata.

È prassi ormai consolidata costruire con il legno

a una struttura in legno. La prima è la sicurezza e il

Foto: Trends Magazine NZ

Foto: Trends Magazine NZ

moto non legge i codici: avere un sistema ridondante

Massey University, College and Creative Arts – Wellington; progetto: Athfield Architects, strutture: Dunning Thorton Consultants Ltd.

E due sono anche le cose che i committenti chiedono strutturale?

Pres-Lam è una soluzione a basso danneggiamento

Il legno in Nuova Zelanda era considerato come il ma-

che ha il vantaggio di essere in legno, materiale con

teriale principe per le case (quello che in Italia è rap-

cui i neozelandesi hanno confidenza. La seconda è la

presentato dal mattone), gli edifici multipiano erano

durabilità, ma questo problema è facilmente risolvibile

prevalentemente in calcestruzzo o acciaio e solo nei

se si pensa a strutture secolari in legno, quali le pa-

fabbricati industriali o strutture a uso sportivo si accet-

gode giapponesi: se tenuto lontano dall’acqua, anche

tavano le coperture in lamellare. Dal punto di vista

senza trattamenti chimici, il legno può durare centi-

della conoscenza del materiale “legno” in Nuova Ze-

naia di anni! Solo adesso, perciò, si assiste a una reale

landa erano e sono all’avanguardia; rispetto all’Italia,

apertura della committenza verso il legno e oggi ab-

ad esempio, la progettazione strutturale in legno è un

biamo l’opportunità di implementare i migliori mate-

corso di base nelle Università (non ancora obbligato-

riali e le migliori tecnologie disponibili.

rio per tutti gli ingegneri civili, ma di fatto scelta raccomandata per chi vuole specializzarsi in strutture).

Nonostante questa cultura aperta al legno, solo

Per approfondimenti:

quando si è iniziato a parlare del Pres-Lam a fronte

http://www.civil.canterbury.ac.nz/structeng/timberr

dei primi importanti risultati sperimentali (2005-2006),

esearch.shtml

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Foto: Alessandra Chemollo

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Foto: Stefano Vaja

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Foto: Gustav Willeit

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