Capannoni monopiano in acciaio

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1 Capannoni monopiano in acciaio Marco Clozza, Fondazione Promozione Acciaio Progettare e costruire sono le fasi essenziali e complementari con cui architetti, ingegneri e costruttori trasformano il paesaggio. Il loro know-how, le loro culture possono concorrere alla produzione di un'architettura di qualità in grado di soddisfare le richieste più esigenti delle committenze garantendo un approccio sostenibile sin dalla progettazione. Molto spesso, le aree produttive sono caratterizzate da edifici industriali completamente anonimi frutto di una prefabbricazione pesante che nel passato ha lasciato poca libertà di espressione al progettista. Oggi, la ricerca della qualità, la volontà di emergere e di presentarsi con un'immagine ben definita, sono aspetti che hanno determinato una maggior sensibilità anche nella progettazione e nella realizzazione dei capannoni. Questa tipologia costruttiva si presta a diverse destinazioni d uso richieste dalla vita moderna: da fabbricato adibito ad unità produttiva ed attività artigianali, ad edifici per attività agricole o di allevamento, a centro di distribuzione e logistico per attività di deposito, fino ad accogliere veri e propri centri direzionali e showroom. La multi-funzionalità di questi fabbricati rende i capannoni industriali la tipologia costruttiva su cui si investe maggiormente, con una quota di mercato di oltre il 65% sul totale delle costruzioni non residenziali annualmente costruite. L'impiego dell'acciaio nella costruzione di questi edifici, rappresenta una scelta decisiva per il design e consente la realizzazione di opere che si integrano, che costruiscono il paesaggio, che migliorano la qualità della vita e che creano valore per la comunità in cui si inseriscono. Le strutture metalliche richiedono precisione e accuratezza, sono uno strumento per il controllo del progetto, comportano la massima libertà creativa e di scelta delle soluzioni tecnologiche. In tutto il mondo i capannoni si realizzano prevalentemente in acciaio, sfruttando tutte le caratteristiche e prestazioni di questo materiale costruttivo che ben si sposano con le necessità di avere fabbricati funzionali, competitivi e ad alto reddito. Si ritiene quindi strategico evidenziare alcuni aspetti tecnico-economici che influiscono sui criteri di valutazione degli edifici industriali in acciaio e che spesso non sono contemplati nelle stime di costo di queste costruzioni. Gli edifici industriali sono stati generalmente progettati come volumi che delimitano uno spazio funzionale alle attività che contengono che possono prevedere anche l'utilizzo di gru o di attrezzature sospese. Negli ultimi 30 anni sono state sviluppate diverse forme per ottimizzare il costo delle strutture in acciaio anche in relazione allo spazio disponibile. Il periodo più recente è stato caratterizzato da una maggior sensibilità architettonica nella progettazione di tale tipologia: sono state impiegate forme che hanno previsto l impiego di profili alveolari, di elementi calandrati, di porzioni sospese mediante tiranti, si sono diffuse le reticolari spaziali con elementi tubolari e anche le facciate sono divenute un occasione progettuale da trattare con diversi materiali e da curare nel minimo dettaglio. Pannelli sandwich dalle numerosissime finiture cromatiche, lamiere forate, lamiere stirate e vetro sono solo alcuni dei materiali moderni che contribuiscono alle definizione di questi enormi contenitori che in alcuni casi sono divenuti enormi oggetti di design. Anche in zone ad altissimo rischio sismico sono state realizzate splendide opere architettoniche in cui l indispensabile scheletro strutturale è l elemento di sintesi tra forma e funzione. L acciaio consente di pensare strutture con una totale libertà espressiva e garantisce luci e spazi difficilmente ottenibili con materiali più tradizionali. Le contenute dimensioni dei profili, il notevole interasse tra i pilastri ed una vasta gamma di soluzioni disponibili, garantiscono aspetti estetici e di luminosità con il massimo sfruttamento della superficie. Tutti questi aspetti, contribuiscono a personalizzare un immagine aziendale caratterizzando fortemente il fabbricato soprattutto quando lo stesso ospita una parte di uffici. 1

2 La costruzione in acciaio consente la trasformazione architettonica dell edificio in modo semplice e rapido. Funzionalità significa poter agevolmente prevedere ampliamenti, ristrutturazioni, cambiare destinazione d uso o integrare all interno dello stesso progetto diverse funzioni, rimodellando gli spazi. Questa eccezionale flessibilità, che permette di affrontare qualsiasi tipo di intervento, è ottenibile grazie alla grande precisione meccanica delle strutture in acciaio. In Italia è attualmente radicata una percezione dell acciaio quale materiale in grado di soddisfare prevalentemente esigenze di immagine ed estetiche o garantire prestazioni e soluzioni costruttive che difficilmente si potrebbero ottenere in modo competitivo con altri materiali. L acciaio in realtà offre le sue grandi potenzialità anche per la progettazione di fabbricati semplici e con luci minori. L alto livello di prefabbricabilità e la facilità di assemblaggio della carpenteria metallica con elementi di tamponamento e copertura in acciaio, consentono di realizzare in tempi veramente ristretti soluzioni finite. L assemblaggio in officina dove si garantiscono controlli, collaudi e standard qualitativi di assoluta affidabilità, riduce i rischi dovuti a fattori e condizioni ambientali tipici della costruzione in opera. La rapidità costruttiva si traduce poi in riduzione degli oneri finanziari, rapido ritorno degli investimenti e anticipo della rendita del fabbricato. L avanzato livello di industrializzazione dei processi produttivi garantisce anche la sicurezza e l affidabilità in primis di fronte all azione del sisma. Il buon comportamento delle strutture metalliche in caso di eventi sismici è comprovato dall esperienza e dalla diffusione soprattutto in paesi come Giappone e California, realtà in cui tale rischio è estremamente elevato. Lo sforzo normativo futuro prevede la trasformazione della mappa del potenziale pericolo simico in una carta del rischio che tiene conto dei parametri economici dell area di progetto. Oltre agli insediamenti abitativi verranno presi in considerazione anche quelli produttivi e in attesa di questa evoluzione ha senso interrogarsi su quali siano le tecnologie più sicure per la costruzione dei capannoni. Le strutture in acciaio sono particolarmente adatte a garantire la possibilità di dissipazione dell energia: la duttilità del materiale, la possibilità di istaurarsi di numerosi meccanismi duttili negli elementi e nelle loro giunzioni, la riproducibilità dei meccanismi plastici a livello locale, l affidabilità delle proprietà geometriche, la resistenza flessionale degli elementi strutturali relativamente poco sensibile alla presenza di forze assiali coincidenti, sono solo alcuni dei punti di forza. L acciaio presenta poi gli ulteriori vantaggi legati alla flessibilità e alla leggerezza: le forze sismiche sono associate all inerzia, dipendono dalla massa dell edificio: riducendo la massa si riducono automaticamente le forze di progetto. Nel caso in cui si presenta un involucro leggero attorno ad un grande volume (realizzato ad esempio con l impiego di pannelli sandwich), il peso per unità di superficie è molto contenuto e la progettazione è in genere determinata dalle azioni orizzontali predominanti che spesso risultano essere quelle relative al vento. Una costruzione ben progettata per i carichi gravitazionali ed eolici può quindi soddisfare anche i requisiti di resistenza antisismica e questo spiega il motivo per cui in passato tale tipologia ha offerto prestazioni migliori rispetto ai fabbricati più pesanti. Le forze nelle membrature che giungono poi in fondazione sono minori e questa riduzione delle forze di progetto comporta un abbattimento notevole del costo dell opera. Entrando maggiormente nello specifico esistono due tipologie di strutture metalliche in grado di resistere all azione sismica: quelle composte di sezioni sufficientemente tozze da essere soggette solo alle sollecitazioni elastiche e quelle realizzate con sezioni di minori dimensioni, concepite per formare numerose zone plastiche. Tra i due il secondo metodo garantisce sicuramente un comportamento di tipo duttile : l energia sismica in ingresso viene assorbita da deformazioni plastiche controllate in zone predefinite dei componenti strutturali. Determinate parti sono intenzionalmente progettate in modo da subire deformazioni cicliche senza collassare: la struttura è così in grado di dissipare una quantità significativa di energia e proprio per questa ragione, costruzioni così progettate vengono denominate dissipative. Il metodo plastico è poi un procedimento di calcolo molto diffuso in Europa che consente un razionale sfruttamento di tutte le notevoli risorse del materiale a vantaggio dell economia di progetto. Gli edifici industriali monopiano in acciaio annoverano tra i loro pregi anche alcuni importanti aspetti di carattere ambientale. Con l'introduzione delle certificazioni sulla sostenibilità ambientale delle costruzioni, come la Leadership in Energy and Environmental Design (LEED), l'analisi del ciclo di vita (LCA, Life Cycle Assessment) è diventata parte integrante delle analisi di sostenibilità e la possibilità di riciclare completamente la struttura diviene un fattore molto qualificante. Generalmente dopo che l'edificio è stato smantellato e demolito, i materiali e i prodotti da costruzione vengono separati nei loro singoli componenti e destinati a nuove applicazioni. In base alla recente Direttiva Quadro Europea sui rifiuti, il riuso dei materiali è da preferire. Le scelte successive sono invece quella del riciclo, preferibilmente senza perdita di qualità, del recupero (ad esempio sotto forma di energia) e lo smaltimento. Il riuso implica che i prodotti da costruzione vengano usati nuovamente con la stessa forma e lo stesso scopo che avevano nel vecchio edificio, comportando così solo minori sforzi e conseguenti emissioni. Nel caso delle carpenterie metalliche sono già diversi gli esempi in cui alcuni elementi strutturali hanno trovato una seconda vita all interno di un nuovo edificio e tale tendenza è destinata a diffondersi. Il riciclo invece comporta una trasformazione dei materiali usati in nuovi prodotti ma essendo troppo costoso per molte componenti edilizie, spesso si ha la produzione di materiali differenti con qualità inferiori rispetto a quelli di partenza. Per l'acciaio da costruzione, in Europa è in atto da parecchi decenni una gestione del 2

3 riciclo estremamente efficiente. Il tasso di recupero è infatti pari al 99%: da 100 tonnellate di acciaio da costruzione usate in un edificio, 99 tonnellate verranno recuperate dopo lo smantellamento. Dopo, in media, l'11% di prodotti in acciaio vengono usati di nuovo direttamente per scopi strutturali, mentre l'88% viene usato per il riciclo di materiale a ciclo chiuso. Il riciclo per l'acciaio strutturale fa sì che avvenga la fusione del rottame e la conseguente laminazione di nuovi profilati o lamiere. Grazie al riciclo, la produzione di nuovo acciaio da minerale di ferro in altoforno è così ridotta e il risultato è un minor consumo di energia e una minore quantità di emissioni. Con il confronto delle prestazioni ambientali di differenti sistemi strutturali e materiali, pur con le medesime funzionalità, diventa evidente come un progetto basato su una struttura in acciaio, quando leggera ed efficiente, è vantaggioso. Non si tratta solo di quantità ridotte di materiale per un determinato elemento strutturale ma anche di un numero inferiore di pilastri, di fondazioni più piccole o di minori trasporti al sito di costruzione. Facendo uso di acciaio ad alta resistenza, specialmente per elementi tesi e inflessi, l'analisi del ciclo di vita può essere ulteriormente migliorata. Il paragone tra materiali da costruzione, dimostra che gli acciai strutturali, specialmente quelli dotati di una dichiarazione ambientale di prodotto, sono considerevolmente competitivi. L'uso efficiente delle risorse, così come la riduzione dei rifiuti, rappresentano importanti argomenti di discussione nelle attuali agende politiche, e al più presto faranno parte del quadro normativo europeo anche per il settore delle costruzioni. Per come accennato, l'acciaio strutturale è ben preparato per raggiungere anche questi obiettivi. Sede aziendale Atzwanger spa a Bolzano Foto: Oskar Da Riz / Stahlbau Pichler srl 3

4 Centro di raccolta Buonumore srl a Taglio di Po (RO) Foto: Daniele Badolato / Fondazione Promozione Acciaio Centro ippico Peschiera a Caluso (TO) Foto: Daniele Badolato / Fondazione Promozione Acciaio 4

5 Stabilimento CMA spa a Mussolente (VI) Foto: Fima Cosma Group srl Stabilimento Alenia Aeronautica spa a Grottaglie-Monteiasi (TA)) Foto: Lorenzo De Simone / Fondazione Promozione Acciaio 5