Condividiamo una recente intervista da parte della Fondazione Promozione Acciaio, pubblicata nella loro ultima newsletter.
Siamo stati intervistati in qualità di esperti in architettura dell’acciaio, in particolar modo in ambito civile. La breve intervista verte principalmente sul tema dell’approccio ad un’innovazione etica e di linguaggio nella progettazione architettonica attraverso l’utilizzo dall’acciaio.
Capita spesso che un cliente, magari perché solleticato da un articolo o un servizio televisivo, ci chieda quali sono i vantaggi e gli svantaggi di sistemi strutturali diversi da quello tradizionale in laterizio e calcestruzzo armato. Fermo restando che ogni progetto è un caso a sé stante e che quindi il parere del vostro tecnico in merito sarà importante (più importante di quello del vicino, dell’amico o del rivenditore), abbiamo realizzato una sorta di tabella comparativa delle principali caratteristiche che distinguono i più comuni tipi di strutture. Chiaramente un buon tecnico può ottenere ottimi risultati architettonici da ognuna di esse, di conseguenza i parametri di differenziazione sono principalmente di tipo tecnico e molto specifici.
Qui di seguito la tabella e successivamente un breve approfondimento per ogni voce:
1) Comportamento sismico: con questa voce si intende definire la facilità di realizzazione di una struttura dall’ottimo comportamento sismico (ovvero quanto resiste a un terremoto). Per gli standard di rischio sismico italiano (medi, ben lontani da quelli giapponesi ad esempio), si possono costruire strutture adeguatamente resistenti anche con strutture in calcestruzzo armato, impiegando una grande quantità di acciaio nelle armature, risulta però più facile realizzarle direttamente in acciaio o legno, materiali più adatti a resistere alle sollecitazioni del terremoto.
2) Costo: con questa voce si intende definire il costo della parte strutturale dell’edificio e degli elementi più strettamente legati ad essa. La struttura tradizionale e quella di acciaio hanno costi simili mentre quella in legno risulta più costosa in quanto richiede particolari accorgimenti per la protezione e l’isolamento degli edifici, inoltre necessita di una cospicua quantità di tempo di progettazione costruttiva in fase di prefabbricazione.
3) Velocità di costruzione: rappresenta la velocità di realizzazione della parte strutturale dell’edificio. Ovviamente legno e acciaio, essendo tecniche che sfruttano ampiamente la prefabbricazione, richiedono tempi di cantiere inferiori a quelli delle strutture tradizionali.
4) Versatilità strutturale: con questa voce si intende quanto il sistema costruttivo si presta a realizzare strutture complesse (grandi luci, grandi aggetti, geometrie articolate). In questo caso ovviamente la tipologia più limitata da questo punto di vista è quella tradizionale, tuttavia anche nel caso di legno risulta abbastanza difficile realizzare situazioni strutturali atipiche senza ricorrere ad elementi speciali. Per quel che riguarda le strutture in acciaio non ci sono particolari limiti.
5) Durabilità: per durabilità si intende la caratteristica di un materiale di conservare le sue proprietà nel tempo. Chiaramente i materiali inorganici come il calcestruzzo e l’acciaio in questo caso la fanno da padrone, in quanto meno soggetti a fenomeni di degrado nel tempo.
6) Versatilità distributiva: con questa voce intendiamo la facilità con cui, con un certo tipo di struttura, si può ottenere una pianta libera che si può distribuire a piacimento ed eventualmente modificare in maniera versatile. Ovviamente la struttura di acciaio, più resistente, permette di realizzare elementi strutturali più piccoli e localizzati in modo da lasciare libero lo spazio distributivo interno.
7) Lavorazioni a secco: con questa voce si intende la possibilità di realizzare un edificio con la quasi totalità di lavorazioni a secco, cioè senza l’uso di composti acquosi come il calcestruzzo e la malta. Questo è particolarmente importante quando si lavora in contesti costruiti oppure ristrutturazioni e restauri. In questi casi l’umidità rilasciata da calcestruzzi, intonaci e malte potrebbe danneggiare le strutture esistenti.
8) Peso: il peso di una struttura è importante per due ragioni. La prima è la minor pressione sul suolo, che rende possibile costruire su terreni poco portanti e con fondazioni meno profonde. La seconda ragione è che un peso minore significa una minore sollecitazione della struttura in caso di terremoto. Il terremoto infatti genera una improvvisa accelerazione delle masse degli oggetti appoggiati al suolo, creando in questo modo delle forze tanto più grandi quanto più è grande il peso della struttura. In questo caso le strutture metalliche e quelle in legno sono avvantaggiate per il miglior rapporto resistenza/peso rispetto alle strutture tradizionali.
9) Specializzazione della manodopera: con questa voce volevamo mettere in evidenza come, a seconda del tipo di struttura, sia più o meno semplice individuare manodopera qualificata alla realizzazione dell’opera. Chiaramente è molto più semplice trovare un bravo muratore che un bravo saldatore o un buon carpentiere. Per questo occorre richiedere al vostro tecnico di verificare le qualifica della ditta a cui intendete affidare i lavori.
10) Costo delle modifiche in corso d’opera: fermo restando che le modifiche in corso d’opera sono sempre da evitare e sono sempre un costo e causa di numerosi ritardi e problemi tecnici, è chiaro che le tecniche che sfruttano le attività di prefabbricazione non sono assolutamente adatte ad accogliere con facilità modifiche e variazioni sulla parte strutturale. Per quel che riguarda l’acciaio si può riportare gli elementi da modificare in officina e saldarli nuovamente, per il legno nell’impossibilità di creare giunti sufficientemente resistenti potrebbe essere necessario scartare determinati elementi e sostituirli con nuovi componenti strutturali.
11) Tracciabilità e controllo: è importante che la qualità degli elementi strutturali che compongono un edificio sia determinata con precisione, questo rende l’edificio sicuro e durevole negli anni. I prodotti prefabbricati hanno chiaramente una maggiore possibilità di controllo. In particolare la qualità dell’acciaio è determinata fin dalla fonderia che produce i semilavorati, i certificati di colata specificano la qualità di ogni singola trave prodotta e viene riportata su un certificato che arriva poi al carpentiere che a sua volta dovrà seguire procedure certificate per la lavorazione della trave, saldatura, piegatura, foratura eccetera. Un minore controllo sul legno per cui è possibile tracciare la qualità delle lavorazioni e dei collanti utilizzati ma difficilmente si riesce a determinare l’effettiva qualità del legno utilizzato (stagionatura, percentuale di alburno e durame, regolarità e direzionalità delle fibre, ecc…). Il controllo minore si ha sui materiali realizzati in opera come il calcestruzzo, l’armatura di acciaio può essere prefabbricata e verificata in cantiere, tuttavia la regolarità del getto, la corretta umidità in fase di gettata e di stagionatura è sostanzialmente indeterminabile in quanto la verifica delle prestazioni del conglomerato avvengono su campioni preparati a parte. Una cattiva esecuzione o stagionatura del getto può causare cedimenti, fessurazioni e soprattutto un più veloce deterioramento degli elementi costruttivi.
12) Necessità di protezione della struttura: sostanzialmente ogni tipo di struttura (se si escludono gli antichi muri di pietra naturale) deve essere protetta dagli agenti atmosferici per evitarne il degrado. Il calcestruzzo armato lasciato a vista in qualche decina di anni comincia a “scartellare” lasciando arrugginire i tondini all’interno che alla lunga arrugginiscono al punto di perdere capacità portante in qualche decina d’anni. Il legno marcirebbe in pochi anni. Persino i muri di mattoni non possono rimanere per sempre privi di intonaco. Di conseguenza è necessario proteggere nella maniera corretta ogni tipo di materiale, solitamente è sufficiente “nasconderlo” all’interno delle pareti, in modo che non vengano a contatto con l’aria e l’umidità esterna e, nel caso del legno, dell’irraggiamento diretto da parte del sole. Se si vogliono lasciare questi elementi strutturali a vista o se c’è il rischio che rimangano a contatto con elementi umidi è necessario procedere con cura a proteggerli. Ogni materiale ha specifici trattamenti e accorgimenti e chiaramente il legno risulta quello più delicato in quanto è un materiale organico e quindi più facilmente degradabile.
13) Sostenibilità: abbiamo volutamente omesso questa categoria dalla tabella in quanto il discorso è troppo complesso e articolato per essere sintetizzato in una semplice tabella. La parola sostenibilità viene spesso utilizzata come bandiera pubblicitaria per promuovere questo o quel prodotto. Mettiamo le cose in chiaro: l’edilizia è una delle attività umane meno sostenibili. Grandi quantità di materiali vengono prelevati in natura, lavorati, trasformati e trasportati. Grandi quantità di energia vengono impiegate in tutte queste fasi per ognuna delle tecnologie elencate nella tabella e negarlo equivale a nascondersi dietro a un dito. Per fare alcuni esempi: il cemento si ottiene “bruciando” pietra calcarea, l’acciaio fondendo rottami, la lana di roccia (utilizzata principalmente per proteggere le strutture in legno) fondendo pietra vulcanica fino a trasformarla in una sorta di “zucchero filato” di pietra. Capite bene che tutti questi processi sono profondamente energivori. Aggiungiamo l’energia utilizzata per trasportare, sollevare e assemblare il tutto. L’edilizia era sostenibile quando impastando terra e paglia del luogo una persona si costruiva una capanna. Dalla scoperta della terracotta la cosa è un po’ sfuggita di mano.
Ogni filiera industriale sta comunque mostrando una certa attenzione all’ambiente per cercare almeno di ridurre l’impatto ecologico dell’attività edilizia. Nell’ambito del calcestruzzo si sta studiando come riciclare il vecchio calcestruzzo come inerte o come materia prima per produrre altro cemento in modo da ridurre la necessità di cavare sabbia, ghiaia e pietra calcarea. Nella filiera dell’acciaio da tempo si ricorre principalmente al riciclo e quindi le strutture metalliche sono fatte di materiale riciclato che può essere a sua volta totalmente riciclato. Nella filiera del legno esistono piantagioni etiche che prevedono la piantumazione di un numero maggiore di piante rispetto a quelle che vengono tagliate per fare travi e pilastri, inoltre la ricerca procede nello studiare colle e resine sempre meno inquinanti.
Ancora poco utilizzate in Italia, la realtà delle costruzioni con struttura metallica è già fortemente consolidata all’estero. Tralasciando il mondo delle grandi strutture (edifici industriali, commerciali, centri sportivi, ponti, ecc…), che per forza di cosa deve ricorrere all’acciaio per le superiori caratteristiche di resistenza meccanica, esiste una vera e propria cultura delle strutture cosiddette “civili” (case, uffici, scuole, ecc…) realizzate con ossatura metallica, e in questo breve articolo cercheremo di chiarire il perché.
Esistono numerose leghe metalliche utilizzate o utilizzabili in edilizia a base di ferro, rame, alluminio o zinco. Nel nostro caso parleremo delle più comuni leghe di ferro/carbonio denominate acciaio al carbonio o carbon steel e che, nel parlato comune, vengono definite “ferro” (sappiate che non esiste il materiale “ferro” in commercio, è sempre “acciaio” anche se è del tipo che fa la ruggine) e che d’ora in poi chiameremo semplicemente acciaio.
Le leghe di acciaio per costruzioni sono caratterizzate da un’ottima resistenza meccanica ed un’elevata elasticità e duttilità. Tra i materiali da costruzione l’acciaio è certamente il più resistente ed è quello che permette di costruire gli elementi strutturali più “leggeri” a parità di prestazione. La sua elasticità e la sua duttilità lo rendono il materiale ideale per le costruzioni antisismiche, anche se in alcuni casi l’estrema elasticità può diventare un problema che bisogna compensare con specifici accorgimenti di irrigidimento (maggiorazione del profilo, controventatura, profili compositi, elementi collaboranti).
Le caratteristiche tipiche delle strutture in acciaio sono:
Esistono infatti numerose correnti di progettazione che sfruttano l’acciaio non solo per le sue qualità tecniche ma per le sue caratteristiche estetiche, di richiamo alla tecnica, alla modernità e all’industria. Per quanto riguarda i costi, nell’edilizia ordinaria i costi di una casa con struttura metallica sono sostanzialmente simili a quelli di una con struttura tradizionale in laterizio e cemento armato. Quando invece si vogliono realizzare soluzioni distributive particolarmente aperte, grandi luci o sbalzi, le strutture metalliche diventano sensibilmente più economiche. Rispetto alle strutture in legno invece le strutture metalliche sono generalmente più economiche, in particolare perché si adattano a soluzioni di partizione e finitura più diffuse e quindi meno costose.
In particolare nelle ristrutturazioni il contrasto e la stratificazione di materiali come acciaio, legno e mattone, permette di raggiungere risultati estetici di sicuro effetto. Nelle nuove strutture invece, l’abbinamento con legno o cartongesso crea uno spiccato rapporto tra modernità e tradizione che svecchia gli spazi evitando la freddezza di alcuni edifici contemporanei.
Entriamo nello specifico dei vantaggi tipici delle strutture metalliche:
Esistono ovviamente anche svantaggi nell’utilizzo di questo tipo di strutture a cui va prestata particolare attenzione:
Chiaramente per quel che riguarda i tamponamenti esiste invece la totale libertà di modifica, in quanto non assolvono ad alcun tipo di funzione strutturale.
Nell’ambito “civile” cioè nelle costruzioni medio/piccole come case, uffici, locali e simili, possiamo distinguere tre principali tipologie di strutture:
Sono strutture realizzate sostanzialmente con la stessa filosofia delle strutture tradizionali a telaio ligneo. I profili base sono realizzati in lamiera sottile, molto simili a quelli utilizzati per il cartongesso. Montanti e traversi sono posizionati in tutto e per tutto come nelle tipiche case in legno in quanto si tratta di una evoluzione della stessa tecnica. Questa tipologia è diffusa nei paesi nord europei e anglosassoni dove è ancora presente la cultura della casa a telaio leggero. La tecnica probabilmente è nata in quanto le maestranze erano già abituate a costruire con seghetto e avvitatore e quindi il mercato ha deciso di assecondare le necessità di chi costruisce, proponendo una soluzione alternativa che permettesse di ottenere strutture più leggere, durevoli e resistenti con la medesima facilità di posa. Come per le strutture in legno anche con questa tecnica la versatilità è abbastanza limitata se si vogliono contenere i costi, in quanto i profili di piccole dimensione possono raggiungere luci limitate tipiche dell’edilizia tradizionale. In Italia è forse la meno diffusa tra le tecniche e prevede finiture di tipo “a secco” ovvero senza l’uso di calcestruzzi, malte, eccetera (quindi pannelli in cartongesso, legno, fibrocemento o materiali sintetici).
Sono le più comuni e utilizzano principalmente i profili UNI (le cosiddette “putrelle”), facili da reperire e lavorare. Sono molto versatili in quanto esistono in un’ampia forbice di formati e possono quindi coprire luci anche abbastanza importanti senza lavorazioni o costruzioni particolari. Sono facili da saldare quindi si prestano alla creazione di giunti bullonati per una posa in opera veloce e robusta. L’elevata saldabilità di questi profili permette anche la realizzazione di pezzi speciali ed esclusivi, personalizzati per la struttura senza particolari sovrapprezzi. Visti gli elevati spessori, se la struttura è protetta da umidità e condense non necessita di particolari trattamenti, se invece presenta porzioni a vista o c’è il rischio di infiltrazioni o ristagni di umidità, il tecnico deve valutare il trattamento corretto della superficie, a seconda dell’esposizione e delle condizioni in cui l’elemento si trova (solitamente zincatura per l’esterno e verniciatura per l’interno). In questo caso la finitura è completamente libera, i tamponamenti possono essere realizzati sia con tecnica a secco come nel primo caso, sia a umido (muri in laterizio, gasbeton, o calcestruzzo).
Per profili compositi si intendono tutte quelle tipologie di elementi strutturali composti da più elementi che di per sé sarebbero standard ma che, assemblati insieme, creano un elemento dalle prestazioni meccaniche particolari. L’esempio più conosciuto è la trave reticolare che, ricavata assemblando semplici profili secondo un preciso disegno, permette di ottenere elementi strutturali leggerissimi ed estremamente rigidi. Questo tipo di struttura è ovviamente più costosa in quanto richiede una maggiore lavorazione in fase di prefabbricazione rispetto all’utilizzo di una semplice “putrella”, tuttavia le prestazioni meccaniche che si possono ottenere sono eccezionali, ottenendo luci libere superiori a 10 metri con elementi strutturali relativamente leggeri. Altre tipologie di profili composti meno comuni sono quelli calastrellati (simili alle reticolari ma composti da reticoli quadrati e non triangolari), alveolati (derivati da travi standard privati di una parte centrale per alleggerirli, permette di usare grandi travi con un peso inferiore) e collaboranti (dotati di connettori che permettono agli elementi di fare corpo unico con altri elementi strutturali, siano essi in calcestruzzo, legno o ancora acciaio). Anche in questo caso la scelta degli elementi di tamponamento è completamente libera.
Il nostro studio ha investito una grande quantità di tempo in formazione ed esperienza nel campo delle strutture metalliche e vanta anche un portfolio specifico che comprende, nuove strutture, ristrutturazioni, strutture in acciaio complete e strutture miste. Vi raccomandiamo quindi di affidarvi a tecnici esperti e soprattutto preparati in questo tipo di strutture se volete sfruttare tutte le potenzialità del materiale. Questo discorso vale in realtà per ogni tipo di lavoro ma in particolare per le strutture metalliche, per la ancora scarsa diffusione sul mercato italiano di questo tipo di opere. Seguirà un articolo comparativo che confronterà in linea generale le strutture tradizionali, quelle di acciaio e quelle in legno. Per qualsiasi dubbio o chiarimento nel frattempo siamo disponibili all’indirizzo di posta horizonstudio@hotmail.it
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