Pisé: il potenziale della storia
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La terra come materiale da costruzione è disponibile quasi ovunque nel mondo ed è anche facilmente modellabile. Gli esseri umani costruiscono strutture con questo materiale da migliaia di anni, in regioni che vanno dal Sud America e dall’Africa fino al Sud-Est asiatico e persino all’Australia.1 Anche in Europa troviamo una lunga tradizione in merito. Il progetto di ricerca «Terra [In]cognita»2 ha individuato una grande varietà di tecniche costruttive in terra in quasi tutti i paesi europei. Le ricerche condotte dallo Studio Boltshauser presso il Politecnico federale di Zurigo (ETHZ) sull’argomento sono motivate da ciò che la straordinaria durabilità di esempi storici dell’Europa centrale e occidentale, così come del Marocco, può insegnarci per la costruzione contemporanea.
La costruzione tradizionale in pisé
Nel XVII secolo, famiglie di mercanti attive nel commercio del lino trasferirono la loro produzione da San Gallo ai villaggi rurali della Svizzera orientale, dove non erano soggette alle restrizioni che regolavano la corporazione dei tessitori nella vicina città. Costruirono abitazioni e manifatture, alcune di queste nuove strutture furono realizzate in pisé. In seguito, il villaggio di Hauptwil e i suoi dintorni divennero un centro importante per la costruzione in terra, con numerose scuole, abitazioni e fabbriche costruite con questa tecnica.
Non è documentato il motivo preciso di questa scelta costruttiva, ma all’epoca essa offriva vantaggi in termini di costo e di resistenza al fuoco. È probabile che le famiglie di mercanti ne venissero a conoscenza attraverso i loro rapporti commerciali con il sud della Francia.3 Nella regione Rhône-Alpes, infatti, molti edifici rurali furono costruiti in terra battuta compattata, con esempi risalenti già al XIII secolo. Nel XVIII secolo, il pioniere del pisé François Cointeraux suscitò un più ampio interesse per questo materiale e per quella che definì «l’arte della costruzione rurale». Gli scritti di quell’epoca mostrano quanto fosse importante e diffusa questa tecnica, con la quale venivano costruiti edifici agricoli, fabbriche, abitazioni e persino chiese o castelli. La tradizione iniziò a declinare solo alla fine del XX secolo, a causa della perdita di conoscenze durante le due Guerre Mondiali e della diffusione generalizzata del calcestruzzo nel settore delle costruzioni.4
Il sud della Francia condivide questa ricca tradizione costruttiva con la penisola iberica. Le tecniche di costruzione in pisé si diffusero oltre i confini nazionali, dimostrando come il materiale e il metodo potessero essere adattati a differenti condizioni geografiche e climatiche. In Spagna, ad esempio, era comune combinare la terra con altri materiali e aggiungere calce o gesso alla miscela per stabilizzarla.
I materiali aggiuntivi venivano scelti in base alla loro disponibilità nella regione. Accanto agli edifici rurali, la penisola iberica possiede una ricca tradizione di architetture militari costruite in terra cruda compattata.5 La loro storia è strettamente legata all’arrivo dei primi Mori all’inizio dell’VIII secolo. Essi diffusero le conoscenze sulla costruzione in terra attraverso opere scritte e manuali, oltre che attraverso le cittadelle e le torri di avvistamento da loro costruite. Questa tecnica rimase rilevante anche molto tempo dopo la conquista cristiana dei territori moreschi. Solo nel XIX secolo venne progressivamente sostituita da un uso estensivo
del laterizio.6
La storia del pisé nella penisola iberica ci ha portato a seguirne le tracce fino al Nord Africa. Durante viaggi di studio in Marocco, abbiamo visitato diverse kasbah e ksour nell’Atlante. Queste abitazioni e insediamenti ben si adattano al clima locale, poiché la terra funge da massa termica per immagazzinare il calore in eccesso. Tuttavia, il Marocco possiede una lunga tradizione di costruzione in terra anche al di là di questi edifici più noti e spesso visitati: le origini di questa tecnica risalgono, infatti, all’antichità e al Medioevo, in particolare per la realizzazione delle mura cittadine. Negli insediamenti urbani era possibile trovare anche granai collettivi caratterizzati da spazi voltati su più livelli, per garantire la stabilità dei prezzi nei periodi di scarsità. Queste strutture derivavano da precedenti rurali costruiti con materiali locali nell’Atlante per custodire cereali e altri beni preziosi.7
Tali manufatti offrono diversi insegnamenti, indipendentemente dalle condizioni geografiche e climatiche: gli esempi che sono sopravvissuti per decenni o persino secoli, integrano accorgimenti protettivi che impediscono alla terra di entrare in contatto con l’acqua, scongiurando così fenomeni di erosione o degrado. Un esempio emblematico è la stalla per bovini Coissat, edificato in Francia nel 1844 (fig. 2): l’ampio tetto sporgente protegge la struttura dalla pioggia, mentre lo zoccolo in pietra impedisce all’umdità di risalita di infiltrarsi nella muratura preservandone la stabilità. I mattoni in clinker proteggono gli angoli dall’usura, mentre la calce tra gli strati di terra compattata impedisce all’umidità di penetrare nella struttura. Questi inserti agiscono
da «freni all’erosione», rallentando il flusso dell’acqua sulla superficie della parete, qualora questa dovesse bagnarsi. Accorgimenti simili, sebbene leggermente semplificati a causa del clima più caldo, si osservano anche negli edifici in pisé del Marocco. Nella penisola iberica, la protezione delle pareti in terra ha portato allo sviluppo di diverse tecniche, come elementi curvi, formati da malte di calce o gesso, oppure inserti in clinker. Grazie a queste soluzioni, le strutture in pisé possono avere una durata eccezionalmente lunga. Inoltre, al termine della loro vita utile, possono essere facilmente riciclate: la terra cruda può essere frantumata e riutilizzata in altre costruzioni oppure semplicemente restituita al suolo senza inquinare l’ambiente.
Le sfide dell’adozione del pisé nell’edilizia contemporanea
Sebbene gli edifici storici possano insegnarci molto, applicare queste conoscenze alle pratiche costruttive attuali è spesso complesso. Il pisé viene ancora lavorato più o meno secondo metodi tradizionali: le proporzioni delle miscele, il processo laborioso di compattazione e i lunghi tempi di essiccazione sono rimasti pressoché invariati. Queste tecniche necessitano di un ulteriore sviluppo per consentirne una diffusione più ampia, poiché il potenziale è enorme. In Svizzera, ad esempio, il terreno di scavo è disponibile in grande quantità, eppure oggi viene spesso trasportato su lunghe distanze per finire poi in discarica: è quindi necessario migliorare i processi attuali per preparare la terra rapidamente e facilmente al riutilizzo.8 Molte delle barriere all’implementazione della costruzione in terra non sono direttamente correlate agli esempi realizzati. Ostacoli come la mancanza di incentivi fiscali, di formazione professionale o di esperienza, e la carenza di dati scientifici sono simili a quelli riscontrati nell’introduzione di altri materiali da costruzione sostenibili. Le sfide specifiche delle tecniche costruttive in terra riguardano invece la variabilità e l’imprevedibilità della materia prima, nonché la resistenza meccanica relativamente limitata e la ridotta durabilità in presenza di umidità.9
Dalla tradizione al progetto Ofenturm
Un progetto contemporaneo che indaga il potenziale della costruzione in pisé è l’Ofenturm, la Torre del forno, a Cham (fig. 4). La concezione del progetto è iniziata quando Roger Boltshauser era guest professor al Politecnico federale di Losanna (EPFL). Durante il semestre di progettazione, gli studenti analizzarono diversi modi per tradurre i risultati della ricerca storica in un progetto contemporaneo e in processi costruttivi attuali. Fin dall’inizio, l’obiettivo fu rivolto allo sviluppo di costruzioni ibride e all’esplorazione del loro potenziale architettonico, con una costante attenzione alla prefabbricazione. Gli studenti progettarono un padiglione espositivo per la Stiftung Sitterwerk a San Gallo, uno dei quali venne selezionato per la realizzazione. Il progetto di Yannick Claessens e Mattia Pretolani prevedeva elementi in pisé incorniciati da elementi orizzontali in calcestruzzo, che consentivano di post-tensionare la struttura. Durante una summer school nel 2017, gli studenti costruirono un mock-up della facciata sul posto (fig. 3).
Il mock-up permise di comprendere come il pisé potesse essere post-teso: due barre filettate, posizionate tra gli elementi orizzontali in terra, trasmettevano la forza di post-tensione alla parete. Il comportamento delle sezioni di muro in terra venne monitorato per ottenere valori di riferimento comparativi delle proprietà del materiale, come la resistenza a compressione o il ritiro. L’obiettivo era anche testare la praticabilità della post-tensione nella terra battuta. I calcoli e i test mostrarono che, rispetto a una soluzione equivalente non post-tesa, il mock-up era in grado di sopportare carichi di vento superiori del 70 %.
Nel semestre autunnale del 2017, lo Studio Boltshauser a tenuto un corso presso la Technische Universität München (TUM). L’obiettivo era capitalizzare le conoscenze acquisite con il prototipo del Sitterwerk: agli studenti fu affidato il compito di progettare torri panoramiche per il Brickworks Museum di Cham, con la sfida di minimizzare l’impatto sul sito museale e sul paesaggio protetto circostante. Dopo il semestre, tre progetti degli studenti furono selezionati e sviluppati in un’unica proposta: Robert Gentner e Regina Pötzinger concepirono una torre slanciata e lunga, composta da elementi prefabbricati in terra cruda, stabilizzati internamente da graticci in legno. La loro idea fu combinata con un forno proposto da Miklós Doma e Philipp Lanthaler e con l’attento inserimento paesaggistico suggerito da Sophia Brellenthin e Moritz Penker. Successivamente lo studio Boltshauser Architekten di Zurigo adattò e perfezionò il progetto per garantire la conformità alle normative edilizie.
Nell’estate del 2019, gli elementi costruttivi furono prefabbricati in sei settimane. L’azienda specializzata in costruzioni in terra Lehmag produsse gli elementi con l’aiuto di studenti dell’ETHZ, della TUM e di altri atenei:
suddivisi in tre squadre, realizzarono complessivamente 91 elementi. Una particolare innovazione mostra come i progressi tecnici nella produzione possano contribuire a creare un nuovo linguaggio architettonico: se nelle costruzioni tradizionali in terra cruda i giunti tra i blocchi prefabbricati vengono chiusi e ritoccati manualmente, eliminando ogni traccia visibile degli elementi, in questo progetto, essi diventano parte di un nuovo linguaggio architettonico. Gli elementi sono stati compattati su pannelli in legno, normalmente utilizzati solo per produrre, immagazzinare e trasportare gli elementi. Nella torre del forno, invece, sono stati integrati nella parete finale. Un gocciolatoio, installato sui pannelli, protegge la terra dall’erosione (fig. 4).
Un tetto in legno forma una struttura rigida che distribuisce uniformemente le forze di trazione alla parete. Alla base dell’edificio, elementi in acciaio strutturale ancorano i cavi direttamente al plinto prefabbricato in calcestruzzo. Poco prima del completamento, nella primavera del 2021, la post-tensione fu impostata a 40 kN, come calcolato dallo studio di ingegneria Seforb. Da allora, sensori di carico integrati registrano le forze di post-tensione. Inizialmente esse diminuirono bruscamente a causa della deformazione plastica del materiale; dopo circa 100 giorni, questa si stabilizzò intorno a 25 kN, riducendosi successivamente a circa la metà del carico originariamente applicato. In seguito l’edificio si assestò molto lentamente e la forza di post-tensione divenne permanente. Nell’aprile 2024 tutti i cavi di tensione sono stati nuovamente regolati a circa 50 kN: le misurazioni successive mirano a studiare l’effetto di questa nuova tensionatura sulla struttura.
L’idea di circolarità è stata centrale nel progetto: le fondazioni a trave continua e le piastre di base sono componenti prefabbricati in calcestruzzo armato semplicemente avvitati tra loro, mentre il sistema di post-tensione, installato separatamente, può essere facilmente rimosso, consentendo lo smontaggio degli elementi in terra. In sostanza, l’intera struttura portante della torre potrà essere riutilizzata.
Ulteriori ricerche
Le idee esplorate nella Torre del forno rappresentano solo alcune delle numerose possibilità che hanno un grande potenziale, ma che richiedono ulteriori approfondimenti. La ricerca attuale dello Studio Boltshauser si concentra sul rinforzo orizzontale della terra cruda. Otto reti di rinforzo sintetiche, oltre a un graticcio in bambù, sono state testate in piccoli cubi campione. Per ciascun materiale sono stati prodotti quattro cubi, ognuno dei quali era composto da due strati di terra cruda, con lo strato inferiore rinforzato da una rete. I campioni essiccati sono stati sottoposti a prove di compressione. I primi risultati mostrano che la maggior parte delle reti di rinforzo aumentano la resistenza a compressione dei cubi di terra: quelle con maglie più spesse e trame più sottili sembrano avere l’effetto maggiore. Oltre a convalidare questi risultati con ulteriori test, la ricerca si concentra attualmente su prove in scala reale volte a valutare come il rinforzo influenzi la resistenza del materiale su dimensioni maggiori (fig. 1).10
Lo Studio Boltshauser è partner di ricerca nel progetto «Think Earth» Regenerative Construction Innosuisse Flagship Project, che mira a migliorare la comprensione dei materiali da costruzione a base di terra e a combinare la terra cruda con il legno in componenti edilizi ibridi. Il progetto copre tutte le fasi del processo produttivo: scavo, miscelazione, posa, rimozione delle casseforme, essiccazione, trasporto in cantiere e finitura. L’obiettivo è sviluppare un modello operativo semplificato per i materiali da costruzione a base di terra.11 L’intero processo dovrà diventare molto più rapido, efficiente e sostenibile dal punto di vista economico per consentire un salto di scala nella loro applicazione.
Note
1 Hilgert, Bauen mit Stampflehm, 24.
2 Il progetto di ricerca è stato sostenuto dal Programma Cultura 2007-2013 dell’Unione Europea. Il risultato è una pubblicazione che ha riunito autori provenienti da 27 paesi europei. Correia, Terra Europae. Earthen Architecture
in the European Union.3 Menolfi, «Rammed Earth Construction in German-speaking Switzerland», 100–151.
4 Witry, «Rammed earth construction in the Rhône-Alps region», 18–81.
5 Correia, «Earthen architecture in Southwestern Europe», 71-75.
6 Vegas, «Earth construction», 72-105.
7 Salima Naji, «The history of earth» 28-47.
8 Hilgert, Bauen mit Stampflehm, 14-15.
9 Morel, «What are the barriers».
10 Jourdan, «Rammed Earth: Improvements».
11 thinkearth.ethz.ch.