Dalla funzione alla costruzione: l approccio prestazionale LEZIONE 2_15 marzo 2018_Laboratorio Costruzione dell Architettura - prof. Paola Marrone
1. Da cosa nasce cosa? Analizzare gli oggetti seguendo Bruno Munari
Verso una metodologia progettuale: la lampada Naska Lux Carlo Melograni (2002), Progettare per chi va in tram: il mestiere dell'architetto, Bruno Mondadori, Milano
Verso una metodologia progettuale Leggìo a tre piedi per orchestrali Se un designer vuole rendersi conto del perché gli oggetti sono quello che sono, dovrà esaminarli sotto tutti gli aspetti possibili nome dell oggetto autore produttore dimensioni materiale peso tecniche costo imballaggio uso dichiarato funzionalità rumore manutenzione ergonomia finiture manovrabilità durata tossicità estetica moda, styling valore sociale essenzialità precedenti accettazione da parte del pubblico Bruno Munari, Da cosa nasce cosa 1981
2. Dalla funzione alla costruzione: il sistema edilizio
Le tante funzioni di un edificio
a. Il sistema ambientale e tecnologico del sistema edilizio 1. Se osserviamo un edificio sappiamo riconoscere e le parti o le unità ambientali che lo compongono Renzo Piano, case a Corciano, Perugia, 1978
ma anche gli elementi tecnici o le unità tecnologiche che servono per realizzare gli elementi spaziali. copertura solaio impianti scala pareti esterne muri Renzo Piano, case a Corciano, Perugia, 1978 7
UNI 10838:1999 Terminologia riferita allʼutenza, alle prestazioni, al processo edilizio e alla qualità edilizia L'edificio non è una semplice sommatoria di spazi, elementi tecnici, materiali e impianti, ma è un sistema in cui ogni elemento si relaziona all'altro in modo complesso per soddisfare i bisogni dell'utenza. È un ORGANISMO EDILIZIO e cioè un insieme strutturato di elementi spaziali e di elementi tecnici, interni ed esterni, pertinenti all'edificio, caratterizzati dalle loro funzioni e dalle loro relazioni reciproche, atte al soddisfacimento delle esigenze abitative. Per SISTEMA EDILIZIO si intende l'insieme delle parti che compongono un'opera edilizia. È l'insieme strutturato di unità ambientali/elementi spaziali (sistema ambientale o subsistema ambientale) e di unità tecnologiche/elementi tecnici corrispondenti (sistema tecnologico o subsistema tecnologico). Il sistema edilizio, è un modo di materializzare una certa forma, precisando il ruolo delle diverse parti ai fini di: delimitare, definire e classificare lo spazio; garantire condizioni di sicurezza; assicurare il benessere abitativo.
b. Definire le unità tecnologiche o gli elementi tecnici del sistema edilizio Gli elementi tecnici compongono il sistema tecnologico e appartengono a classi di unità tecnologiche (Norma UNI 8290). Gli elementi tecnici possono essere classificati secondo diversi approcci: approccio processuale: segue le fasi del processo di produzione, costruzione e assemblaggio del manufatto edilizio; approccio merceologico: si riferisce al mondo della produzione e commercializzazione degli elementi costruttivi (prodotti per l'edilizia); approccio funzionale: si rifà al funzionamento e alluso delle singole parti costituenti l'edificio (strutture, chiusure, partizioni, ecc.). I criteri per classificare gli elementi costitutivi di un sistema sono riconducibili alla logica dei soggetti interessati ad utilizzare i risultati della classificazione. In questa ottica è possibile - e utile - procedere a una classificazione delle parti che costituiscono un edificio: - per comprenderne la logica di funzionamento - per localizzarle nel sistema - per riconoscerne le reciproche correlazioni - per adottare una terminologia consolidata.
b.1 Classificazione secondo approccio processuale Fasi esecutive di un cantiere di un edificio tradizionalmente concepito (es. struttura in cemento armato gettata in opera): In generale, i criteri possono riguardare: - le modalità con cui avviene il processo di produzione/costruzione dell edificio, quindi le fasi esecutive che ne scandiscono l avanzamento e gli elementi tecnici coinvolti in ciascuna fase. 1. sbancamenti e scavi 2. opere di fondazione 3. elevazione delle strutture 4. copertura 5. completamento del rustico (muri perimetrali, divisori interni, scale, canalizzazioni, ecc.) 6. reti impiantistiche 7. opere di finitura (intonaci, rivestimenti, pavimentazioni, serramenti, ecc.) 8. opere di sistemazione esterna.
b.2 Classificazione secondo approccio merceologico - l articolazione dei comparti merceologici che producono e commercializzano i semilavorati e gli elementi tecnici : A F201 Abrasivi D100 Acciai speciali e leghe D101 Acciaio per cemento armato B B400 Blocchi e lastre in legno cemento per isolamento e contenimento del calcestruzzo B402 Blocchi e lastre in polistirolo per isolamento e contenimento del calcestruzzo C C203 Coperture in fibrocemento C205 Coperture in materia plastica
b.3 Classificazione secondo approccio funzionale I più diffusi sistemi di classificazione - e tra questi quello adottato dall UNI - assumono come riferimento prevalente il criterio funzionale. Tuttavia nessuna delle tre categorie di classificazione prima indicate risulta essere soddisfacente in assoluto. - Il funzionamento del sistema rispetto agli scopi che sono propri di ogni sua parte (unità tecnologiche o elementi tecnici):
Secondo la classificazione funzionale ad ogni classe corrisponde una funzione principale, quella che gli elementi tecnici svolgono per rendere abitabile lo spazio in cui viviamo. Ci sono quindi elementi tecnici che assolvono alla funzione di: - sostenere - coprire - chiudere - dividere - attrezzare. Elementi per attrezzare: IMPIANTI TECNOLOGICI Elementi per chiudere: CHIUSURE VERTICALI Elementi per chiudere: CHIUSURE ORIZZONTALI Elementi per dividere: PARTIZIONI INTERNE VERTICALI Elementi per sostenere: STRUTTURA PORTANTE ORIZZONTALE Elementi per sostenere: STRUTTURA PORTANTE VERTICALE
c. Classificazione UNI 8290 del sistema tecnologico La norma UNI 8290 fornisce la classificazione e lʼarticolazione delle unità tecnologiche e degli elementi tecnici che compongono il sistema tecnologico. La scomposizione definisce tre livelli e da luogo a tre insiemi denominati: 1.Classi di unità tecnologiche (elementi di fabbrica). 2.Unità tecnologiche: raggruppamento di funzioni compatibili tecnologicamente, necessarie per lʼottenimento di prestazioni prestabilite. 3.Classi elementi tecnici: elementi capaci di svolgere, completamente o parzialmente, funzioni proprie di una o più unità tecnologiche. UNI 8290-1 - Edilizia residenziale. Sistema tecnologico. Classificazione e terminologia UNI 8290-2 - Edilizia residenziale. Sistema tecnologico. Analisi dei requisiti.
La classificazione UNI definisce: STRUTTURE Insieme delle unità tecnologiche e degli elementi tecnici appartenenti al sistema edilizio, aventi funzione di sostenere i carichi del sistema edilizio stesso e di collegare staticamente le sue parti.
La classificazione UNI definisce: CHIUSURA Insieme delle unità tecnologiche e degli elementi tecnici appartenenti al sistema edilizio, aventi funzione di separare e di conformare gli spazi interni del sistema edilizio stesso rispetto all esterno. pioggia sole infiltrazione d acqua piovana rumore temperatura diffusione del vapore vento danni meccanici
La classificazione UNI definisce: PARTIZIONE INTERNA Insieme delle unità tecnologiche e degli elementi tecnici del sistema edilizio, aventi funzione di dividere e conformare gli spazi interni del sistema edilizio stesso. PARTIZIONE ESTERNA Insieme delle unità tecnologiche e degli elementi tecnici del sistema edilizio, aventi funzione di dividere e conformare gli spazi esterni connessi con il sistema edilizio stesso. IMPIANTO DI FORNITURA SERVIZI... (es. impianto di climatizzazione, idrosanitario, smaltimento liquidi ecc.) IMPIANTO DI SICUREZZA... (es. impianto antincendio, messa a terra, parafulmine ecc.) ATTREZZATURA INTERNA... (es. arredo domestico, blocco servizi, ecc.) ATTREZZATURA ESTERNA... (es. arredi esterni collettivi, allestimenti esterni)
3. Dalla funzione alla costruzione: l approccio prestazionale alla progettazione
c. L approccio esigenziale prestazionale È una metodologia di supporto alla progettazione che si basa su: 1. Analisi e valutazione delle esigenze; 2. Definizione dei requisiti a cui devono rispondere i diversi elementi della costruzione e l edificio nel suo insieme per soddisfare le esigenze; 3. Definizione delle prestazioni espresse dalle componenti fisiche dell edificio in grado di soddisfare tali requisiti. Rappresenta una metodologia che la disciplina della Tecnologia dell Architettura utilizza durante il processo edilizio con lo scopo di perseguire la qualità edilizia, e cioè di soddisfare i bisogni dei committenti e degli utenti dell organismo edilizio. E. Arbizzani, Tecnica e tecnologia dei sistemi edilizi. Progetto e costruzione, Maggioli Editore, 2015 (cap.1)
c.1 L approccio esigenziale prestazionale: esigenze Le esigenze esprimono le condizioni necessarie allo svolgimento delle attività in un edificio e differiscono a seconda del tipo di edificio (casa, albergo, stazione ferroviaria, chiesa, ecc.).
Anche le esigenze sono state raggruppate in classi: derivanti dallo svolgimento delle attività, derivanti dai bisogni psico-fisici degli utenti che svolgono le attività, economiche degli utenti.
Queste classi esigenziali sono: SICUREZZA BENESSERE FRUIBILITA ASPETTO GESTIONE INTEGRABILITA SALVAGUARDIA DELL AMBIENTE (UNI 8289 : 1981-Esigenze dell utenza finale) Mentre i requisiti tecnologici fanno diretto riferimento a tutte le 7 classi esigenziali, i requisiti ambientali in quanto riferiti a vuoti e non a pieni fanno diretto riferimento solo a 4 classi esigenziali di: sicurezza, benessere, fruibilità e gestione. La norma UNI 0050 - Classi Esigenziali, ossia quelle categorie in cui siano riassumibili le esigenze da soddisfare: Sicurezza: insieme delle condizioni relative alla incolumità degli utenti, nonché alla difesa e prevenzione dei danni in dipendenza da fattori accidentali, nell esercizio del sistema edilizio. Benessere: insieme delle condizioni relative a stati del sistema edilizio adeguati alla vita, alla salute, ed allo svolgimento delle attività degli utenti. Fruibilita : insieme delle condizioni relative all attitudine del sistema edilizio ad essere adeguatamente usato dagli utenti nello svolgimento delle attività. Aspetto: insieme delle condizioni relative alla fruizione percettiva del sistema edilizio da parte degli utenti. Gestione: insieme delle condizioni relative all economia di esercizio del sistema edilizio. Integrabilita : insieme delle condizioni relative all attitudine delle unità e degli elementi del sistema edilizio a connettersi funzionalmente tra loro. Salvaguardia dell ambiente: insieme delle condizioni relative al mantenimento e miglioramento degli stati dei sovrasistemi di cui il sistema edilizio fa parte. Esigenza ciò che di necessità si richiede per il corretto svolgimento di un attività dell utente o di una funzione tecnologica (UNI 10838 : 1999)
c.2 L approccio esigenziale prestazionale: requisiti e prestazione edilizia Per trovare la soluzione più adeguata ad esprimere le condizioni che garantiscono le diverse classi di esigenze occorre esprimerle quantitativamente, specificandone le caratteristiche e rendendole il più possibile oggettive e misurabili attraverso i requisiti. Poiché non possiamo misurare a priori le prestazioni di un edificio da realizzare, occorre procedere alla scomposizione delle esigenze, individuando per ciascuna classe esigenziale, i fattori che la determinano e la loro quantificazione. Ad es. se consideriamo la classe esigenziale Benessere e, in particolare, quella relativa al Benessere igrotermico occorrerà definirne i: Fattori di benessere igrotermico -Temperatura dell aria -Umidità relativa dell aria -Temperatura delle pareti -Velocità dell aria Per ciascun fattore occorrerà quantificare poi le zone di benessere per le quali possono essere definite le indicazioni di prestazione. Zone di benessere igrotermico -Temperatura dell aria +19-20 C in inverno e +22-24 C in estate -Umidità relativa dell aria 30-70% -Temperatura delle pareti differenza tra la temperatura dell aria e quella delle pareti -Velocità dell aria 0,3 m/s a 20 C Requisito: Traduzione di un esigenza in fattori atti a individuarne le condizioni di soddisfacimento da parte di un organismo edilizio o di sue parti spaziali o tecniche, in determinate condizioni d uso e/o di sollecitazione. (UNI 10838 : 1999)
c.3 L approccio esigenziale prestazionale: requisiti ambientali Per arrivare a valutare le prestazioni dell edificio occorre specificare maggiormente l oggetto edilizio, considerando il suo sistema ambientale e il suo sistema tecnologico. Se consideriamo l insieme delle unità ambientali di un edificio, poiché ciascuna unità ambientale di un edificio sarà caratterizzata da funzioni diverse che hanno esigenze specifiche, spesso diverse le une dalle altre, sarà necessario far riferimento ai requisiti che lo caratterizzano e che sono definiti dalla normativa tecnica come requisiti ambientali. Ad esempio, l unità ambientale cucina ha esigenze di benessere igrotermico diverse dall unità ambientale camera da letto. Considerando l esigenza di benessere igrotermico per ciascuna unità ambientale potranno essere definiti i livelli di prestazione dei seguenti requisiti ambientali: Controllo dell inerzia termica degli ambienti Controllo della temperatura dell aria interna Controllo della temperatura superficiale Controllo dell umidità relativa Tali requisiti sono tutti quantificabili tramite specifiche di prestazione: Temperatura: C Capacità termica: kw/mq K Umidità relativa: % requisito ambientale: Traduzione di un esigenza in fattori fisico-ambientali e in richieste di servizi tecnologici, atti a individuarne le condizioni di soddisfacimento da parte di una unità ambientale. (UNI 10838:1999)
c.4 L approccio esigenziale prestazionale: requisiti tecnologici Allo stesso modo delle unità ambientali potranno essere analizzate le unità tecnologiche che sono gli elementi fisici di delimitazione degli spazi (parete esterna, solaio, finestra, ecc.) che garantiscono i livelli di qualità (ovvero le prestazioni) richieste dai requisiti ambientali. I requisiti che caratterizzano le unità tecnologiche sono classificati come requisiti tecnologici. Considerando ancora il benessere igrotermico, il requisito ambientale controllo della temperatura dell aria è trasformato in più requisiti tecnologici associabili a ciascun elemento tecnico che delimita l ambiente: Controllo dell inerzia termica Controllo della condensazione superficiale Isolamento termico Sfasamento e smorzamento dell onda termica requisito tecnologico: Traduzione di un esigenza in fattori tecnico-scientifici atti a individuarne le condizioni di soddisfacimento da parte di un subsistema tecnologico e/o di un elemento tecnico. (UNI 10838:1999)
c.4 L approccio esigenziale prestazionale: requisiti tecnologici L approccio esigenziale prestazionale è così portato a compimento attraverso: 1. Definizione delle esigenze delle utenze interessate; 2. Quantificazioni dei requisiti del sistema ambientale e tecnologico; 3. Determinazione delle specifiche di prestazioni per ogni elemento tecnico dell organismo edilizio. Le norme stabiliscono i livelli di specifica di prestazione richiesti dagli edifici e dai loro elementi tecnici. Prestazione edilizia: Comportamento reale dell organismo edilizio e/o delle sue parti nelle effettive condizioni d uso e di sollecitazione. Le prestazioni edilizie vengono normalmente classificate in: 1.Prestazioni ambientali, 2.Prestazioni tecnologiche. (UNI 10838 : 1999)
c.5 L approccio esigenziale prestazionale: quadro sinottico
c.6 L approccio esigenziale prestazionale: esempio Se l esigenza è avere una casa sufficientemente calda d inverno e fresca d estate si stabiliranno le condizioni (requisiti ambientali) che dovranno essere rispettate per creare e mantenere le condizioni di benessere e, in particolare si controlleranno le condizioni: - di soleggiamento - di ventilazione - di igrotermia. Ancora in particolare, le condizioni di igrotermia saranno soddisfatte, per esempio, se è assicurata una temperatura dell aria idonea allo svolgimento delle attività residenziali. Quindi se, per esempio, l esigenza è: Il comfort termico i requisiti per ottemperare a quella esigenza saranno, ad esempio: La temperatura dell aria interna deve avere un valore di 20 C La temperatura media superficiale non deve essere minore di 15 C L umidità relativa deve essere < 60%.
Quindi un materiale o un componente edilizio, tra quelli in commercio, sarà selezionato se le sue caratteristiche o proprietà permettono di realizzare elementi edilizi che rispettino le specifiche di prestazione corrispondenti ai requisiti individuati. Per esempio, il controllo della prestazione di trasmittanza termica viene soddisfatta attraverso una soluzione costruttiva che prevede l impiego di materiali con una ridotta conduttività termica.
I requisiti individuati sulla base delle esigenze dell utenza comportano dunque che gli elementi edilizi siano in grado di fornire corrispondenti e adeguate prestazioni. prestazioni descrizione del comportamento di un elemento in determinate condizioni d uso e di sollecitazione (descrizione formalizzata di un comportamento attivato in risposta a una richiesta e specificatamente valutato in relazione alle condizioni contestuali di produzione e utilizzo) Per verificare se i requisiti relativi a definite esigenze sono soddisfatti occorre valutare le prestazioni attese dall elemento. Diventa quindi necessario sapersi orientare tra requisiti e qualità tecniche dei materiali e prodotti, ossia tra prestazioni di prodotti.
RICAPITOLANDO Le esigenze forniscono i perché Le prestazioni definiscono i come
Bibliografia e fonti delle immagini Sul mestiere dell architetto Carlo Melograni (2002), Progettare per chi va in tram: il mestiere dell'architetto, Bruno Mondadori, Milano Bruno Munari (2003), Da cosa nasce cosa, VI ed., Laterza, Bari Sulla teoria esigenziale e sulla classificazione del sistema tecnologico Eugenio Arbizzani (2008), Tecnologia dei sistemi edilizi. Progetto e costruzione, Maggioli Mario Zaffagnini (a cura di) (1994), Architettura a misura d uomo, Pitagora Editrice, Bologna