Utilizzo dell’aria compressa per la realizzazione di costruzioni leggere

Copertura con doppia membrana per campo polivalente (Maco Technology S.r.l.).

Le costruzioni moderne richiedono maggior leggerezza, efficientamento energetico, mobilità e adattabilità. Queste richieste rendono necessario un ulteriore sviluppo delle strutture leggere, quali tende, gusci, tendoni e coperture pneumatiche, che favoriscono anche l’attuazione di nuovi modelli progettuali.

La costruzione di edifici è in continuo aumento soprattutto nelle aree in via di sviluppo o che stanno vivendo particolari situazioni di boom economico, come attualmente i paesi asiatici e, in particolare, la Cina. Rispetto all’architettura primordiale, caratterizzata da tecniche costruttive in cui venivano usati con parsimonia quello che la natura direttamente offriva, come il legno, il fango, le pelli animali, la pietra, le canne, oggi si assiste ad atti costruttivi che spesso distruggono la natura stessa e le culture. Fare architettura significa modificare le città, e spesso questo processo costruttivo si attua esercitando una forma di potere, che, in modo a volte irresponsabile, a volte inevitabile, si verifica mediante la modificazione dell’ambiente e il consumo del territorio, dei materiali e di energia.

L’osservazione della natura da parte di progettisti capaci di una attenzione nei confronti dei numerosi esempi che il panorama della natura offre ha saputo cogliere suggerimenti e strategie ingegneristiche ispirate a organismi viventi e realtà naturali. Le costruzioni cosiddette “naturali” non sono altro che oggetti di una serie innumerevole di esempi offerti all’osservazione; se l’uomo e gli specialisti saranno capaci di vedere in natura queste costruzioni, eseguite mediante processi costruttivi chiari e semplici, allora lavoreranno alla ricerca di una nuova essenzialità per le costruzioni artificiali. Gli standard costruttivi moderni sono sempre più propensi nella progettazione e realizzazione di involucri edilizi le cui caratteristiche siano la durata programmata e limitata nel tempo, unitamente alle molteplici possibilità di adattarsi in relazione al modificarsi degli utilizzi e dei contesti abitativi. L’uso della pneumatica nelle costruzioni determina implicitamente l’utilizzo di poco materiale, per dare origine e forma a una struttura resistente, durevole nel tempo e, grazie ai continui sforzi nello sviluppo e nella produzione di nuovi materiali, caratterizzata dalla massima efficienza possibile.

Strutture in parete sottile

Le tensostrutture a membrana (Figura 1) sono una di quelle tipologie costruttive che l’architetto utilizza per realizzare spazi caratterizzati da forme libere e da un particolare trattamento della luce naturale o artificiale. La realizzazione di queste strutture leggere e i vantaggi connessi al loro uso, che sono comuni anche a quelle realizzate con l’aria compressa, sono da ricercare nella velocità nella costruzione, libertà nell’ideazione di forme architettoniche e flessibilità nella configurazione spaziale.

Una tensostruttura è definita come una struttura la cui parte resistente lavora soprattutto a trazione. Rispetto agli elementi facenti parte della struttura, che risultano sollecitati a trazione, vengono suddivise in lineari, superficiali o spaziali. Le tensostrutture superficiali sono suddivise in base alla loro geometria, in particolare: superfici con curvatura pretesa, superfici con curvatura lungo una determinata direzione, superfici con curvatura doppia lungo la stessa direzione, che genera forme concave o convesse, e infine superfici con curvatura doppia lungo direzione opposte, che vengono denominate come superfici anticlastiche (Figura 2-3). Le tensostrutture in generale presentano superfici “doppio curvate”, vale a dire curve in due direzioni; le forme delle tensostrutture si dividono in sinclastiche e anticlastiche, a seconda della direzione delle doppie curvature delle superfici, come mostrato nella Figura 2. Si dicono sinclastiche le superfici con curvature nella stessa direzione (Figura 2a), mentre anticlastiche quelle con curvatura opposta (Figura 2b). Le superfici anticlastiche, a loro volta, sono divise in strutture a punti alti o a punti bassi;
in Figura 3a è rappresentato la tipologia a punti alti con struttura conica e tensionamento per punti, in Figura 3b sono graficamente rappresentate le superfici anticlastiche supportate per punti con cavi di colmo o valle, e infine in Figura 3c sono rappresentate le superfici anticlastiche a punti alti e bassi tensionati per punti o per bordi a forma di paraboloide. Ricapitolando, le superfici anticlastiche supportate con bordi rigidi ad archi si possono configurare in diversi tipi. Le diverse configurazioni geometriche sono schematizzate in Figura 4, dove abbiamo un esempio con due archi paralleli e bordi lineari, ad archi paralleli ma bordi liberi, strutture a 4 archi, spesso chiamate struttura a volta di crociera, e, infine, strutture formate da diversi archi di bordo e di supporto intermedio alla membrana. In Figura 5 è rappresentata la configurazione geometrica delle superfici sinclastiche supportate dall’aria in pressione; ci sono i cuscini in EFTE con bordi lineari, con bordi curvi ad archi lineari e infine con bordi curvi ad archi inclinati. Un altro esempio, raffigurato in basso nella Figura 5, rappresenta una copertura pressostatica a perimetro circolare.