Costruire con l’acciaio strutturale

Martino Barbon

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Nella favola del lupo e dei tre porcellini, il porcellino saggio costruisce una bella casetta di pietra, che neanche il soffio del lupo cattivo riesce a far crollare. Oggi gli consiglieremmo di realizzare la sua casa in metallo: scopriamo perché.

L’edilizia tradizionale, che ha accompagnato l’umanità per secoli, è detta anche “ad umido” in riferimento al cemento e al calcestruzzo. In molti paesi del mondo, questa tecnica costruttiva rimane ancora il metodo più diffuso per le abitazioni e gli edifici commerciali. Ma non è l’unico modo: negli Stati Uniti le case private con struttura in legno a traliccio sono la norma, mentre in Europa le case in pannelli di legno lamellare trovano sempre maggiore diffusione.

A queste due tipologie possiamo aggiungere l’edilizia in metallo, detta anche “a secco”. Nonostante la scarsa applicazione nelle abitazioni private, non si tratta certo di una novità. Con l’avvento dell’Era Industriale, è arrivata sul mercato una grande quantità di acciaio strutturale dalle caratteristiche standard e dal costo contenuto. Ciò ha reso possibile la costruzione di milioni di ponti, viadotti, soppalchi, e grandi strutture come stazioni ferroviarie in acciaio.

Gli edifici in metallo hanno una serie importante di vantaggi, ma allo stesso tempo richiedono alcune attenzioni e scelte progettuali accurate per renderli effettivamente convenienti. Ne abbiamo parlato con Denis Quinzi, Technical Sales Manager di INCOS, azienda specializzata nell’edilizia commerciale in metallo.

Maggiore resistenza

A parità di sezione, le strutture in acciaio sono molto più resistenti del cemento e dei laterizi. Ciò le rende adatte per lavori strutturali importanti, come grandi luci e sezioni a sbalzo.

Leggerezza

Una struttura in cemento armato pesa circa cinque o sei volte in più dell’analogo in metallo. La riduzione di peso rende l’edilizia a secco la scelta migliore in caso di sopraelevazioni di costruzioni esistenti, oppure dove il terreno è poco adatto a sopportare carichi importanti.

Rapidità di installazione

A differenza dell’edilizia tradizionale, il grosso del lavoro si svolge a monte del cantiere. Travature e strutture vengono realizzate in officina, per poi venire trasportate al sito di costruzione e venire assemblate in opera. Si vanno quindi a posare gli impianti, per poi procedere con isolamenti e tamponamenti in cartongesso o pannelli sandwich.

«Grazie al ricorso alla prefabbricazione, la maggior parte del lavoro viene svolto in officina», ci dice Denis Quinzi, «possiamo preparare per tempo tutti i componenti, quindi andare in posa e completare il grosso dell’edificio in tempi brevissimi e soprattutto pianificati». Non è infatti necessario aspettare i tempi di maturazione del cemento o di asciugatura dei massetti. Se poi le lavorazioni di officina avvengono durante il getto della platea e delle fondazioni si vanno a ridurre ancora di più le tempistiche. «Un ulteriore vantaggio è che la necessità di macchine operatrici o mezzi di sollevamento pesanti è molto ridotta, con un minore impatto sul vicinato», conclude Quinzi.

Grazie all’industrializzazione del processo edilizio, dalla progettazione al cantiere, con la prefabbricazione di tutti gli elementi strutturali e dei sistemi di involucro in officina, i tempi di costruzione si riducono del 50-60%. Si eliminano i problemi quotidiani e i lunghi tempi di asciugatura tipici del cantiere tradizionale. La costruzione rapida, unita a una progettazione ottimizzata, comporta una significativa riduzione degli oneri finanziari e un rapido ritorno dell’investimento. Le caratteristiche meccaniche dei profili in acciaio consentono la realizzazione di strutture più leggere, abbattendo i costi di fondazione, volumi di scavo e getto. Inoltre, la manodopera in officina risulta più efficiente rispetto a quella in cantiere, contribuendo a ulteriori risparmi.

Flessibilità

La capacità dell’acciaio di essere tagliato, giuntato, saldato e rinforzato con facilità lo rende ideale per futuri ampliamenti e sopraelevazioni. Anche durante la posa possono essere realizzate modifiche e adattamenti in funzione del sito. Ad esempio, eventuali disallineamenti o differenze di quota possono essere compensati semplicemente ricorrendo a dei fori asolati.

Resistenza ai terremoti

Per chi lavora in produzione, alcune delle immagini più forti del terremoto in Emilia del 2012 sono i capannoni crollati. Come successo nel famoso sisma del Friuli, preservare e ripristinare le attività produttive è fondamentale per far ripartire l’economia ed evitare depressione e spopolamento. A tale scopo, l’edilizia a secco rappresenta un valido alleato. A differenza del calcestruzzo, l’acciaio è un materiale elastico, in grado di dissipare meglio l’energia del sisma. Anche eventuali danni possono essere ripristinati in tempi molto inferiori. Questa peculiarità lo rende la scelta migliore anche per edifici pubblici come scuole, ospedali, ed edifici residenziali multipiano.

Durevolezza

Con adeguati trattamenti superficiali di protezione, l’acciaio può essere reso resistente alla corrosione e agli agenti atmosferici. Se poi andiamo ad utilizzare acciai speciali, come gli acciai inossidabili, gli acciai di tipo Duplex, o gli acciai autopassivanti come il Cor-Ten, la durata delle strutture diventa ancora maggiore.

Estetica e innovazione architettonica

Il metallo, grazie alle caratteristiche di resistenza e leggerezza, permette ai progettisti una maggiore libertà nelle forme e nelle dimensioni degli edifici. Gli elementi metallici consentono di realizzare forme architettoniche più complesse e variabili, con maggiori luci e slanci. Per i rivestimenti esterni, la vasta gamma di finiture mette a disposizione una tavolozza praticamente sterminata: dall’acciaio inossidabile, alla lamiera verniciata, all’acciaio Corten.

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La copertura del viale di Fiera Milano Rho, famoso esempio delle potenzialità architettoniche dell’acciaio

Sostenibilità ambientale

I metalli usati nell’edilizia a secco si distinguono dalle costruzioni tradizionali poiché sono quasi totalmente riciclati e riciclabili. L’acciaio può essere infatti fuso e ritrasformato, senza perdere nessuna delle sue proprietà. Caratteristica unica tra tutti i metodi da costruzione moderni, le strutture in acciaio possono essere smontate e rimontate in un altro luogo senza modifiche e senza perdita di funzionalità. Gli elementi che compongono l’intelaiatura possono essere riusati così come sono, mantenendo intatte le caratteristiche. Questo si converte in una grandissima riduzione dei costi e dell’impatto ambientale. Ne sono un esempio gli edifici realizzati per Expo 2015, che sono stati quasi totalmente riposizionati e riconvertiti a nuovo uso.

Resistenza agli incendi

L’acciaio è un materiale da costruzione che offre una buona resistenza al fuoco, soprattutto se usato in combinazione con altri elementi isolanti. Le strutture sono solitamente poste all’interno di intercapedini, ad esempio in cartongesso ignifugo. L’acciaio che rimane a vista può anche essere trattato con prodotti appositi per aumentare la sua protezione in caso d’incendio. I metodi comuni di protezione antincendio per l’acciaio strutturale includono rivestimenti intumescenti, endotermici e in gesso, nonché pareti a secco, rivestimenti in silicato di calcio e coperte isolanti in lana minerale.

Alta qualità abitativa

Nonostante l’acciaio sia un ottimo conduttore di calore, l’isolamento termo-acustico elevato contribuisce alla qualità degli ambienti interni. Gli impianti, inclusi quelli basati su energie rinnovabili, possono essere facilmente integrati nella struttura.

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È fondamentale realizzare interconnessioni tra gli elementi strutturali a regola d’arte

Gli edifici in metallo garantiscono prestazioni ottimali in termini energetici e di qualità abitativa per gli occupanti, sia a breve che a lungo termine.«L’acciaio non è soggetto a fenomeni di umidità di risalita, poiché non è poroso, ed è quindi adatto a zone umide e con falde superficiali. Le strutture in metallo non sono igroscopiche e quindi non presentano nessun effetto “spugna”, con tutti i problemi di muffe e insalubrità che ne conseguono», ci spiega Denis Quinzi. «La flessibilità delle architetture consente di implementare sistemi di isolamento ottimizzati, e di realizzare quindi edifici di elevatissima classe energetica».

L’edilizia tradizionale va abbandonata? Non proprio…

L’edilizia in metallo, sebbene offra numerosi vantaggi come resistenza strutturale, durabilità e flessibilità di progettazione, presenta anche alcuni svantaggi che devono essere presi in considerazione.

Corrosione

In primo luogo, uno dei principali inconvenienti è rappresentato dalla suscettibilità alla corrosione. I materiali metallici, soprattutto se non adeguatamente trattati, possono essere soggetti all’ossidazione e alla corrosione nel tempo, compromettendo la stabilità strutturale dell’edificio. La zincatura a caldo e i cicli combinati di zincatura e verniciatura garantiscono alle strutture in acciaio una lunga durata, superando facilmente i 50 anni, talvolta anche un secolo.

La prefabbricazione dei componenti consente di diminuire i tempi di cantiere

Ciò elimina la necessità di interventi di manutenzione, riducendo significativamente i costi di gestione degli edifici e delle infrastrutture. La redditività di un sistema anticorrosivo è direttamente legata alla sua durata, limitando gli interventi manutentivi straordinari nell’arco di vita utile dell’edificio. Un esempio lampante è la famosissima Tour Eiffel, costruita tra il 1887 e il 1889 con 7300 tonnellate di ferro fucinato. Il monumento simbolo della capitale francese deve essere riverniciato in media ogni 7 anni: l’intervento dura 18 mesi e richiede 60 t di vernice, per un costo complessivo di 4 milioni di €.

Freddo come l’acciaio

Un altro aspetto negativo riguarda la conducibilità termica del metallo. Le strutture metalliche scoperte tendono a trasmettere il calore più facilmente rispetto ad altri materiali da costruzione, rendendo teoricamente gli edifici in metallo più sensibili alle variazioni di temperatura. Ciò può comportare un aumento dei costi energetici per il riscaldamento o il raffreddamento dell’edificio, se non dotato di opportuna coibentazione ed eliminando i cosiddetti ponti termici. Va sottolineato che, salvo rare eccezioni, le costruzioni moderne adottano comunemente soluzioni isolanti che eliminano questo fenomeno.

Rumore di fondo

Un terzo svantaggio da considerare è legato all’isolamento acustico. Le strutture metalliche possono essere più suscettibili al rumore esterno e interno, a meno che non vengano adottate specifiche misure di isolamento acustico durante la progettazione e la costruzione. Questo potrebbe influire negativamente sulla qualità della vita degli occupanti degli edifici in metallo, specialmente in ambienti urbani o ad elevato traffico. Nonostante l’intrinseca conducibilità acustica, le costruzioni in acciaio possono comunque raggiungere elevate prestazioni, grazie a soluzioni tecniche avanzate e materiali di qualità.

Ma quanto mi costi?

Come tutti i materiali, anche il prezzo dell’acciaio presenta delle fluttuazioni, a volte molto importanti. L’edilizia in metallo può essere più costosa rispetto ad altre opzioni di costruzione inizialmente, soprattutto se si considerano i costi dei materiali e delle tecniche di costruzione specializzate. Anche se a lungo termine potrebbe essere più vantaggiosa in termini di manutenzione, l’investimento iniziale potrebbe rappresentare un ostacolo per molti progetti edilizi.

Fattore estetico

Infine, la percezione estetica può essere un fattore da considerare. Nei centri storici le strutture in metallo possano apparire fredde o industriali, mancando del calore e della tradizione associati ad altri materiali da costruzione come il legno o la muratura. Questo aspetto può influire sulla preferenza del pubblico e delle comunità locali. Ricorrendo a opportune coibentazioni e rivestimenti, è però possibile rendere gli edifici in metallo indistinguibili da quelli tradizionali.

In conclusione, sebbene l’edilizia in metallo offra indubbi vantaggi, è essenziale considerare attentamente anche gli svantaggi associati, tra cui la corrosione, la conducibilità termica, l’isolamento acustico, i costi iniziali e l’aspetto estetico. Un’analisi approfondita di questi fattori è cruciale per garantire che la scelta del materiale sia adeguata alle esigenze specifiche di ogni progetto edilizio. Lupi compresi.

Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/Structural_steel

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