leggi - Pontarolo Engineering
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UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI UDINE ________________________________________ FACOLTÀ DI INGEGNERIA Corso di Laurea in Ingegneria Civile VERIFICHE PRESTAZIONALI E ATTESTAZIONE CONFORMITÀ EUROPEA (MARCHIO CE) DI PARETI IN CALCESTRUZZO CON CASSERATURE A PERDERE: IL SISTEMA “CLIMABLOCK”. Relatore: Laureando: Chiar.mo Prof. Francesco CHINELLATO Diego DE STALIS “Σεο Πεο” Aristotele 350 a.C. Indice Indice Indice .............................................................................................. I Introduzione......................................................................................... VII Capitolo 1: CHIUSURE VERTICALI.................................................. 1 1.1 Introduzione ................................................................................... 1 1.2 Murature in pietra......................................................................... 2 1.2.2 Caratteristiche e requisiti. ..................................................... 2 1.2.2 Posa in opera......................................................................... 4 1.3 Murature in terra e laterizio......................................................... 5 1.3.1 Terra cruda............................................................................ 6 1.3.1.1 Adobe. ................................................................................... 6 1.3.1.2 Pisé........................................................................................ 7 1.3.2 Argilla. .................................................................................. 7 1.3.2.1 Lavorazione dell’argilla. ...................................................... 8 1.3.3 Materiali ceramici................................................................. 8 1.3.4 L’apparecchio murario in laterizio. ...................................... 9 1.3.5 Requisiti delle murature...................................................... 12 1.4 Murature armate. ........................................................................ 15 1.4.1 Murature miste armate........................................................ 18 1.4.2 Murature armate ad armatura diffusa. ................................ 19 1.4.3 Murature armate ad armatura concentrata.......................... 21 1.4.4 Murature calcolate. ............................................................. 23 1.4.5 Murature postcompresse..................................................... 23 1.5 Pareti in legno. ............................................................................. 24 1.5.1 Il legno. ............................................................................... 24 1.5.1.1 Classificazione dei legnami. ............................................... 25 1.5.1.2 Caratteristiche e requisiti dei legnami. .............................. 26 1.5.1.3 Trattamenti del legno.......................................................... 27 1.5.2 Prodotti derivati dal legno. ................................................. 28 1.5.3 Pannelli di legno. ................................................................ 30 1.6 Facciate leggere............................................................................ 31 1.6.1 Pannelli metallici. ............................................................... 32 1.6.2 Laminati plastici. ................................................................ 35 1.6.3 Pareti traslucide. ................................................................. 35 1.6.3.1 Vetrocemento. ..................................................................... 35 1.6.3.2 Vetri strutturali. .................................................................. 36 1.6.3.3 Materiali sintetici................................................................ 37 I Indice Capitolo 2: PARETI IN CALCESTRUZZO: REQUISITI E PRESTAZIONI .................................................................39 2.1 Introduzione .................................................................................39 2.2 Resistenza al fuoco .......................................................................39 2.2.1 Riferimenti normativi. ........................................................40 2.2.2 Prove di laboratorio. ...........................................................40 2.2.3 Verifiche su progetto. .........................................................40 2.2.4 Verifiche in opera. ..............................................................41 2.3 Resistenza meccanica...................................................................41 2.3.1 Riferimenti normativi. ........................................................41 2.3.2 Prove di laboratorio. ...........................................................43 2.3.3 Verifiche su progetto. .........................................................43 2.3.4 Verifiche in opera. ..............................................................43 2.4 Resistenza al vento. ......................................................................43 2.4.1 Riferimenti normativi. ........................................................44 2.4.2 Prove di laboratorio. ...........................................................44 2.4.3 Verifiche su progetto. .........................................................44 2.4.4 Verifiche in opera. ..............................................................44 2.5 Resistenza alle dispersioni elettriche..........................................44 2.5.1 Riferimenti normativi. ........................................................45 2.5.2 Verifiche in opera. ..............................................................45 2.6 Resistenza agli agenti aggressivi chimici. ..................................45 2.6.1 Riferimenti normativi. ........................................................46 2.6.2 Prove di laboratorio. ...........................................................47 2.7 Resistenza al gelo. ........................................................................47 2.7.1 Riferimenti normativi. ........................................................48 2.7.2 Prove di laboratorio. ...........................................................48 2.8 Stabilità chimico reattiva. ...........................................................48 2.8.1 Riferimenti normativi. ........................................................49 2.8.2 Verifiche in opera. ..............................................................50 Capitolo 3: PARETI IN CALCESTRUZZO: TIPOLOGIE E TECNOLOGIE .................................................................51 3.1 Il calcestruzzo. ..............................................................................51 3.1.1 Caratteristiche e requisiti. ...................................................52 3.1.2 Additivi. ..............................................................................53 3.2 Murature gettate in opera...........................................................55 3.3 Pannelli in calcestruzzo...............................................................56 3.3.1 Il coordinamento dimensionale...........................................57 3.3.2 La finitura esterna dei pannelli. ..........................................59 3.3.3 La posa in opera. .................................................................60 II Indice 3.4 Murature in blocchi. ................................................................... 62 3.6 Sistemi costruttivi con cassero a perdere. ................................. 67 3.6.1 Il sistema EMMEDUE........................................................ 67 3.6.1.1 Pannello singolo. ................................................................ 67 3.6.1.2 Pannello doppio.................................................................. 68 3.6.1.3 Le caratteristiche del sistema. ............................................ 69 3.6.2 Il prodotto CELENIT.......................................................... 70 3.6.2.1 Le caratteristiche del sistema. ............................................ 73 3.6.2.2 Utilizzo del pannello Celenit come cassero a perdere. ...... 75 3.6.3 Il sistema ARGISOL. ......................................................... 75 3.6.3.1 Caratteristiche tecniche...................................................... 76 3.6.3.2 Caratteristiche e vantaggi del sistema. .............................. 77 Capitolo 4: PARETI IN CALCESTRUZZO: IL SITEMA “ARXX” E IL SITEMA “CLIMABLOCK” .................................. 81 4.1 Arxx Wallsystem ICF™. .............................................................. 81 4.2 Che cos’è l’ICF?........................................................................... 81 4.3 Per cominciare. ............................................................................ 82 4.3.1 Attrezzi, strumenti e “project planning”............................. 82 4.3.2 Fondazioni “Slabs On Grade” (SOG)................................. 82 4.3.3 “Wall Layout”..................................................................... 84 4.3.4 Posa in opera del materiale................................................. 85 4.3.5 Posa in opera dei ricorsi...................................................... 85 4.4 I prodotti “Arxx”. ........................................................................ 86 4.4.1 “Standard Form Units”. ...................................................... 87 4.4.2 “Corner Form Unit”............................................................ 89 4.4.3 “Adjustable Corner Form Unit”. ........................................ 90 4.4.4 “Tapered Top Form Unit”. ................................................. 91 4.4.5 “Extended Brick Ledge Form Unit”................................... 92 4.4.6 “Fixed 45° Form Unit”. ...................................................... 95 4.5 Armature. ..................................................................................... 96 4.5.1 Rinforzo orizzontale. .......................................................... 96 4.5.2 Rinforzo verticale. .............................................................. 97 4.5.3 Sovrapposizione delle barre................................................ 98 4.6 Il getto di calcestruzzo................................................................. 98 4.6.1 Fattori che condizionano la miscela cementizia................. 98 4.6.2 Il getto di calcestruzzo........................................................ 99 4.6.3 Maturazione del calcestruzzo. .......................................... 100 4.7 Finiture interne. ......................................................................... 100 4.7.1 Contropareti in cartongesso (Drywall®). .......................... 100 4.7.2 “Paneling”......................................................................... 101 III Indice 4.8 Finiture esterne. .........................................................................101 4.8.1 EIFS. .................................................................................101 4.8.2 Intonaco a base cementizia. ..............................................102 4.8.3 Finiture in muratura. .........................................................102 4.8.3 “Siding”.............................................................................104 4.9 CLIMABLOCK®. ......................................................................105 4.9.1 Caratteristiche e applicazioni............................................105 4.9.2 CLIMABLOCK®, quali vantaggi. ....................................106 Capitolo 5: SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI. ..............................................................112 5.1 Sistema CLIMABLOCK: verifiche collegate all’attestazione “CE” (Prodotti Componenti). ..................................................113 5.1.1 Che cos’è il marchio “CE”?..............................................113 5.1.2 Certificazione e marchio CE.............................................113 5.1.3 La marchiatura CE e la Direttiva CPD. ............................114 5.1.3.1 I requisiti essenziali. .........................................................115 5.1.3.2 Specifiche tecniche............................................................116 5.1.3.3 Attestazione della conformità. ..........................................116 5.1.4 Enti di Certificazione. .......................................................119 5.1.5 Percorso marchiatura CE per i prodotti da costruzione....121 5.1.6 Percorso marchiatura CE per i pannelli in EPS................122 5.1.7 L’appendice ZA della norma di prodotto UNI EN 13163...... ...........................................................................................124 5.1.7.1 Compiti dell’organismo notificato....................................125 5.1.7.2 Compiti del produttore......................................................135 5.1.7.3 Codice di designazione. ....................................................142 5.1.7.4 Certificato CE e dichiarazione di conformità. .................143 5.1.7.5 Marcatura CE ed etichettatura.........................................144 5.1.8 Classificazione dei prodotti. .............................................144 5.1.9 Valutazione della conformità: UNI EN 13172. ................145 5.2 Sistema CLIMABLOCK: requisiti e prestazioni del pacchetto tecnologico. .................................................................................147 5.2.1 Esigenze dell’utenza. ........................................................148 5.2.2 Analisi dei requisiti tecnologici. .......................................148 5.2.3 Verifica della qualità.........................................................149 5.2.4 Metodi di controllo. ..........................................................150 5.2.5 Requisiti e metodi di verifica per pareti verticali. ............150 5.3 Resistenza meccanica e stabilità (Rms). ..................................153 5.3.1 Resistenza agli urti [RU]...................................................157 5.3.2 Resistenza al vento [RV]. .................................................158 IV Indice 5.3.3 Resistenza meccanica [RM] e resistenza meccanica ai carichi sospesi [RMCS]...................................................... 159 5.4 Sicurezza in caso d’incendio..................................................... 159 5.4.1 Resistenza al fuoco [RF] e controllo della reazione al fuoco [CRF]. ............................................................................... 164 5.5 Igiene, salute e ambiente........................................................... 166 5.5.1 Comportamento biologico dell’EPS................................. 167 5.5.2 Caratteristiche elettriche. .................................................. 167 5.5.3 Rilascio di sostanze pericolose [RSP]. ............................. 168 5.5.3 Tenuta all’acqua [TW]...................................................... 168 5.6 Sicurezza nell’impiego. ............................................................. 169 5.7 Protezione dal rumore. ............................................................. 170 5.7.3 Normative di riferimento. ................................................. 171 5.8 Risparmio energetico e ritenzione del calore.......................... 176 5.8.1 Certificazione energetica. ................................................. 176 5.8.2 Iperisolamento od inerzia?................................................ 177 5.8.3 EPS ed isolamento termico............................................... 179 5.8.4 Certificazione energetica degli edifici.............................. 180 5.8.5 Controllo dell’inerzia termica invernale [CITI] ed estiva [CITE]................................................................................ 188 5.8.6 Trasmissione del vapore d’acqua [TVA]. ........................ 188 5.8.7 Tenuta all’aria [TA].......................................................... 188 5.9 Durabilità. .................................................................................. 188 5.9.1 Resistenza al gelo-disgelo. ............................................... 189 5.10 Sostenibilità. ............................................................................. 189 Conclusioni .......................................................................................... 194 Riferimenti bibliografici ..................................................................... 196 V Indice VI Introduzione Introduzione Premessa La presente tesi ha preso avvio a seguito di una collaborazione dell’Università degli Studi di Udine, Dipartimento di Ingegneria Civile, e la “Pontarolo Engineering”, ditta che da anni opera nel settore dell’edilizia e specializzata nello sviluppo di tecnologie innovative e ad alta fruibilità. Tra le ultime iniziative di cui tale ditta si è resa protagonista c’è la messa a punto di un sistema costruttivo, denominato CLIMABLOCK®, che sfrutta la tecnologia ICF (Insulated Concrete Form), già da diverso tempo utilizzata in realtà differenti dalla nostra (soprattutto dal punto di vista normativo). Proprio dalle conoscenze e dalle esperienze messe a disposizione da alcuni dei promotori di questa nuova tecnologia, operanti nei paesi del Nord America (USA e Canada in particolare), ha preso avvio la proposta CLIMABLOCK®. Obiettivi La finalità del presente lavoro non è tanto quella di scoprire quali siano i vantaggi e gli svantaggi del sistema, in realtà già conosciuti, quanto di dimostrarli, soprattutto in rapporto ai riferimenti normativi con cui il Sistema CLIMABLOCK® dovrà confrontarsi. L’approccio al problema non può prescindere dalla conoscenza della tecnologia ICF, dunque il primo passo è quello di raccogliere quanto più possibile materiale e riorganizzarlo al fine di poter descrivere dettagliatamente le caratteristiche tecniche della soluzione, senza tralasciare il continuo confronto con tipologie edilizie più convenzionali. Una volta fatte proprie le necessarie competenze ci si propone di individuare quali siano i modi per valorizzare le potenzialità del sistema CLIMABLOCK®, principalmente confrontandolo con le disposizioni e le indicazioni proposte dal sistema normativo comunitario e secondariamente applicando al caso specifico tutti gli strumenti comparativi che appartengono al mondo delle costruzioni. Avendo, infine, riscontrato a più livelli un crescente interesse nei confronti di argomenti quali certificazione e aspetti normativi, si è cercato di dare alla trattazione dei connotati metodologici, che possano essere ripresi e sfruttati (con le opportune modifiche ed integrazioni) anche da altri operatori, qualora si trovino nella necessità di affrontare un’analisi prestazionale di un prodotto da costruzione, con particolare riferimento al percorso della marcatura CE. Metodi e fasi La prima parte del lavoro di tesi riguarda un processo di caratterizzazione tipologica della soluzione CLIMABLOCK®, confrontandola con il panorama delle tecnologie costruttive che già rappresentano affidabili soluzioni della tipologia delle chiusure verticali e procedendo ad un progressivo e sempre più particolare inquadramento del sistema stesso. La descrizione tecnica, a causa della fase ancora embrionale in cui si trova la messa a punto del Sistema CLIMABLOCK®, è stata affrontata affiancando alle prime specificazioni dei progettisti e dei ricercatori della “Pontarolo Engineering”, un più VII Introduzione completo insieme di caratteristiche e informazioni offerto dalla ditta “Arxx”, operante in territorio canadese, promotrice di una soluzione molto vicina all’idea CLIMABLOCK®. A questo punto sono state prese in esame le procedure e le prove necessarie alla marcatura CE, obbligatoria per i prodotti da costruzione, prima da un punto di vista generale e poi specificando a fondo l’iter particolare che deve seguire il prodotto proposto dalla “Pontarolo”. È proprio il concetto di prodotto che rende necessario il lavoro affrontato successivamente; le prove e le problematiche affrontate nel corso della marcatura CE sono riferite esclusivamente al prodotto, cioè al pannello in polistirene espanso, e non all’intera parete proposta dalla soluzione CLIMABLOCK. Si dimostra, dunque, necessario individuare una serie di verifiche che vadano ad indagare anche le prestazioni dell’intera struttura. Alla luce di tale intreccio (anche normativo), difficilmente semplificabile, si è scelto, innanzitutto, di assecondare le esigenze del produttore, prendendo in esame le procedure e le prove relative al marchio CE. Quindi, con riferimento alla lista generale delle proprietà dei prodotti da costruzione, si è individuato un sistema di requisiti e prestazioni specifico per il pacchetto tecnologico nel suo complesso, segnalando quelli che già sono stati considerati nell’ambito del percorso di prove per la marchiatura CE. Va infatti precisato che per alcuni requisiti le prove sui singoli componenti garantiscono in modo pressoché automatico la qualità della soluzione tecnologica, mentre per altri la questione è più complessa. A tale riguardo si sono cercati di evidenziare gli aspetti problematici e le verifiche ritenute necessarie. VIII CHIUSURE VERTICALI Capitolo 1: CHIUSURE VERTICALI 1.1 Introduzione Con il termine “chiusura verticale” si intende un elemento che ha l’ufficio di delimitare un determinato spazio. La chiusura verticale di un organismo edilizio ha funzione portante quando è deputata a sostenere i carichi statici trasmessi dalle strutture sovrastanti e i carichi dinamici a cui può essere assoggettata durante l’esercizio, compartecipando alla stabilità dell’organismo edilizio stesso. La struttura verticale è portata quando la statica dell’organismo è affidata ad altri elementi di fabbrica. Comunque sia, la chiusura verticale deve sostenere il peso proprio e, per la parte che le compete, deve resistere agli urti e all’azione del vento; in questo caso assolve principalmente il compito di tamponamento. La chiusura verticale portante o portata, deve garantire i requisiti di sicurezza, di protezione dagli agenti atmosferici e di comfort ambientali richiesti dalle destinazioni d’uso degli spazi delimitati. “I muri sono quelle strutture di fabbrica composte di pietre naturali o artificiali o di altri materiali da costruzione, opportunamente collegati tra loro con l’interposizione o no di malte o di altre materie adatte allo scopo che servono a limitare i diversi ambienti di un edificio e più ancora a sopportare e resistere ai pesi e alle azioni loro trasmesse da altre strutture o da agenti esterni.” [Paolo Graziosi, voce Muro, Enciclopedia Treccani.] Il modo di realizzare il muro è legato alle condizioni ambientali: al tipo di agenti atmosferici prevalenti da cui è necessario difenderci, ai materiali che si trovano più o meno facilmente. Sono i conci di ghiaccio dell’abitazione invernale dell’eschimese, è il pane d’argilla essiccato al sole nelle valli del Nilo. La prima, è noto, è perduta ogni anno con l’arrivo della primavera, la seconda è fatta per durare di più; pur tuttavia piogge intense, rare, la potrebbero facilmente deteriorare. L’uso del concio è generalmente subordinato a quello del legante che rende gli elementi solidali tra loro per una migliore statica del muro aumentando, nel contempo, la capacità di tenuta. Il muro è anche segno importante: è documento o indizio per rileggere o ipotizzare storie complesse. L’esistenza di strutture murarie testimonia il passaggio dal nomadismo alla città: dalla pastorizia, alle coltivazioni terrazzate di Zagros, all’insediamento stabile. Il modo di realizzare il muro, il tipo di concio o di malta aiutano a datare le opere. Il passaggio dalla maniera poliedrica a quella isodoma segna l’entrata della civiltà nell’Età del Ferro: la possibilità di utilizzare nuovi strumenti. Sull’arte di costruire un muro si misurano i livelli di una cultura. Davanti alla precisa combinazione dei conci nell’opera poligonale delle mura preincaiche di Cuzco, gli spagnoli giunsero a supporre che gli antichi peruviani conoscessero l’arte di ammorbidire la pietra per poterla lavorare con tanta maestria. 1 Capitolo 1 Non solo è l’apparecchio della fabbrica ma tutti gli elementi ad esso correlati a dare caratteristiche diverse all’involucro: sono gli accenti dei cornicioni, i sedili degli attacchi a terra, la grana del concio; il diamante, il bugnato rustico, la martellina; l’uso dei rivestimenti fino al disegno del graffito, le imitazioni dello stucco o le più semplici tinte. Il muro protegge e difende; impedisce l’ingresso ai nemici e agli agenti atmosferici contrari ma anche alle influenze nefaste di origine inferiore; è il rito della prima pietra. Come recinto ha però l’inconveniente di limitare il campo, di separare: nazioni, tribù, individui. È dunque un simbolo doppio: la perimetrazione della nuova città coincide con il primo atto di guerra che Romolo recita nella leggenda per difenderla. 1.2 Murature in pietra. La pietra costituisce gran parte della crosta terrestre. I materiali lapidei si distinguono in funzione della composizione chimica e della natura geologica della formazione da cui provengono. Tutti i materiali lapidei derivano da aggregati di minerali: • monominerali, se della stessa natura; • poliminerali, se di diversa natura. Le masse disomogenee di tali minerali sono denominate rocce. Le pietre possono essere distinte tenendo presente la classificazione geologica delle rocce. La classificazione comunemente adottata per le rocce le divide secondo tre gruppi: eruttive, sedimentarie e metamorfiche. A ciascun tipo di roccia si può associare un particolare impiego nel processo edilizio; così alcune rocce eruttive piroclastiche come le pozzolane le ritroviamo nella confezione di leganti mentre rocce metamorfiche come i marmi sono molto impiegate nella fabbricazione di lastre per rivestimenti. I materiali lapidei sono probabilmente la materia prima principe per quanto riguarda l’edilizia e la loro varietà dal punto di vista fisico-chimico permette di poter coprire, con il loro utilizzo, la gran parte delle esigenze di ogni singolo passo del processo edilizio, dal confezionamento dei leganti alla fabbricazione di lastre di rivestimento. 1.2.2 Caratteristiche e requisiti. Le caratteristiche tecniche delle rocce dipendono dalla composizione mineralogica e dall’ambiente geologico di formazione. Le proprietà di una roccia possono variare da un punto all’altro dello stesso giacimento. Nel provino utilizzato per determinare le caratteristiche del materiale, infatti, si deve indicare la faccia coincidente con il piano di posa del giacimento in cava. I riferimenti normativi fanno capo alla R.D. del 16 novembre 1939, n° 2232, Norme per l’accettazione delle pietre naturali da costruzione; in questo decreto sono descritte le prove e le modalità di prova per determinare la rispondenza dei materiali ai requisiti. Attraverso le prove si determinano le caratteristiche fisiche, di resistenza meccanica e chimica del materiale. La norma UNI 8558 si interessa per ora alla sola unificazione della terminologia e della classificazione dei prodotti lapidei. I dati che qualificano i materiali lapidei da costruzione sono: • peso specifico e peso di volume: il peso specifico Ps è il rapporto tra il peso della roccia ridotta in polvere ed il peso di un ugual volume di acqua a 4°C. 2 CHIUSURE VERTICALI • • • • • Il peso di volume Pv è il rapporto tra il peso di un volume di roccia espresso in g e lo stesso volume espresso in cm3 seccato a 110°C. Il peso di volume è il più utilizzato; compattezza: è il rapporto tra peso di volume e peso specifico: C=Pv/Ps. Più il rapporto si discosta dall’unità, più la roccia è porosa o cavernosa; imbibizione e gelività: il coefficiente di imbibizione è la differenza del peso del provino imbibito secondo modalità standard Gm e il peso del provino asciutto G rapportato a quest’ultimo: (Gm-G)/G. Per la gelività si fanno tre serie di prove a compressione sul cubetto asciutto, sul cubetto bagnato e sul cubetto congelato secondo modalità standard. La prova prevede venti cicli; coefficiente di dilatazione e conducibilità termica: l’incremento dimensionale che subisce un provino di misure standard, sottoposto alla variazione termica di 1°C, determina il coefficiente di dilatazione. Tale parametro è importante per determinare e scegliere le modalità di posa in opera del materiale lapideo in correlazione con altri materiali. La conducibilità termica è la quantità di calore, espressa i Kcal, capace di attraversare in un’ora una lastra di materiale avente 1 m2 di superficie e lo spessore di 1 m, quando le temperature delle due superfici differiscono di 1°C. La conducibilità termica delle rocce è molto bassa; sono più conducibili le rocce compatte, meno quelle porose o cavernose. Alcune rocce sono sensibili agli sbalzi termici; resistenza alle sollecitazioni e agli urti: la resistenza a compressione è espressa dal minimo carico che provoca la rottura del provino; il dato è fornito in kg/cm2. La resistenza a trazione ha valori così bassi da non essere considerata nella normativa; nella realizzazione costruttiva, quindi, non devono essere previsti elementi lapidei sollecitati a trazione. La prova a flessione viene fatta su una lastra appoggiata tra due coltelli e sollecitata in mezzeria con un terzo coltello a punta tonda a cui è applicato il carico. Il dato è fornito in kg/cm2. La prova d’urto è seguita facendo cadere una sfera di ghisa da 1 kg su una lastra posta su letto di sabbia alto cinque volte lo spessore della lastra stessa. Relativamente alla resistenza all’urto, le rocce possono distinguersi in tenaci e fragili; lavorabilità: è determinata da durezza, spaccabilità, negabilità, scolpibilità e lucidabilità. La durezza è la resistenza a scalfittura del materiale. È significativa per i materiali compatti o monominerali. Per gli altri materiali si determina riportando la resistenza media a schiacciamento ed il contenuto in percentuale di minerali con durezza maggiore di 5,5° della scala di Mohs. La spaccabilità è la proprietà di alcune pietre di rompersi secondo superfici preferenziali, più o meno piane. La segabilità è l’attitudine delle roccie a lasciarsi tagliare da diversi tipi di utensile, quali seghe a dente, seghe lisce a sabbia silicea, seghe a diamante. La segabilità è determinante per la valutazione dei costi di lavorazione. La scolpibilità è la possibilità di lavorare la roccia con le tecniche scultoree. La lucidabilità in genere migliora la resistenza della roccia agli agenti atmosferici. Le rocce tenere possono essere lucidate solo se sono omogenee e 3 Capitolo 1 coerenti come gli alabastri. Le rocce dure e semidure presentano più attitudine alla lucidatura: tra queste ci sono i marmi, i calcari compatti, le serpentine, le scisti cristalline. A volte può essere necessario far precedere la lucidatura da un’opportuna stuccatura, come nel caso dei travertini vacuolari. Le rocce durissime possono essere ben lucidabili. I componenti devono essere di durezza similare. L’attitudine alla lucidatura è determinante per la valutazione dei costi di lavorazione e di manutenzione; • resistenza all’usura: si determina attraverso la prova d’usura per attrito radente e la prova d’usura al getto di sabbia. L’attrito radente si calcola rapportando l’abrasione sul provino a quella di un analogo campione tipo (granito). I quarzi, per esempio, sono poco logorabili; comportamento diverso, invece, per le rocce scistose e sedimentarie. L’usura la getto di sabbia è determinata con una prova standard della durata di 2’. È valutabile a vista attraverso la diminuzione di peso del provino; • durata: la durata e le alterazioni del materiale lapideo dipendono dalla composizione della roccia e dalla qualità del materiale, dall’ambiente in cui la roccia è usata, dall’esposizione e dal microclima. Anche la presenza di piante o animali (uccelli) può provocare il deterioramento del materiale; • aderenza ai materiali cementanti: l’adesione, intesa come resistenza a trazione dell’elemento cementato al supporto, è espressa in kg/cm2; dipende da fattori meccanici e chimici. I fattori meccanici sono rappresentati dalla possibilità del materiale cementante di aderire alle asperità superficiali o penetrare nella roccia attraverso un sistema diffuso di vacuoli. I fattori chimici dipendono dalla possibilità del materiale cementante di reagire con alcuni componenti della pietra, come la silice e l’allumina. Attualmente come, materiali cementanti, si usano anche le resine epossidiche. Altri dati che possono interessare sono: il coefficiente di imbibizione, l’assorbimento, l’igroscopicità e la permeabilità. 1.2.2 Posa in opera. La muratura in pietra si mette in opera accostando conci più o meno regolari, posati a secco o con l’impiego di malta. Si presta attenzione ad avere, tra un ricorso e l’altro, piani d’appoggio pressoché orizzontali. L’elemento lapideo può essere lavorato per rendere possibile un accostamento più accurato tra i conci ed ottenere una maggiore stabilità di manufatto. Le pietre possono essere sagomate, aggiustando la forma naturale secondo poligonali. I conci lapidei vengono regolarizzati sino a divenire blocchi squadrati, di dimensioni più o meno uniformi, in grado di organizzare la messa in opera degli elementi; i conci squadrati sono disposti secondo ricorsi orizzontali, con l’accortezza di mantenere sfalsati i giunti verticali, per assicurare una maggiore stabilità dell’opera. Le facce a contatto possono essere adeguatamente ritagliate, mentre la faccia a vista del concio può essere lavorata sino a far assumere all’elemento costruttivo anche funzione decorativa. Per solidarizzare meglio i conci lapidei tra loro si usano graffe in ferro o bronzo. Per migliorare la solidità di una muratura eseguita in ricorsi di conci sbozzati si usa eseguire ogni tanto, in ragione della regolarità degli elementi, uno o più ricorsi con conci più regolari, eventualmente in altro materiale, che riprendano con maggior rigore l’orizzontamento del piano di posa. Con i conci più regolari si eseguono altri 4 CHIUSURE VERTICALI dettagli, quali le imbotti dei vani, le piattabande o la ricucitura degli angoli. Tale modalità di realizzazione è chiamata opus mixtum. Fig. 1.1a: muratura in pietra non lavorata Fig. 1.1b: muratura in pietra non lavorata Fig 1.2a: disposizione isodoma, il concio è disposto in senso perpendicolare al muro Fig. 1.1c: muratura in pietra non lavorata Fig. 1.1d: muratura poligonale Fig 1.2b: disposizione pseudoisodoma, il senso di disposizione è alternato Fig. 1.1e: muratura in pietra sbozzata Fig. 1.1f: muratura con blocchi squadrati Fig 1.2c: opus caementicum Fig. 1.1g: muratura pseudoisodoma con conci di diversa altezza Fig 1.2d: opus reticolatum 1.3 Murature in terra e laterizio. Con il termine “muratura”, che deriva dal latino murus, muro, si indica il prodotto dell’operazione del murare, cioè di mettere in opera materiali, elementi o conci atti a 5 Capitolo 1 realizzare un elemento parallelepipedo avente larghezza e altezza nettamente più grandi dello spessore. 1.3.1 Terra cruda. La costruzione in terra testimonia una cultura architettonica estremamente vasta per estensione geografica e temporale; sono sistemi diffusi in tutti i continenti da 6000 anni e ancora oggi in uso. I sistemi costruttivi per la realizzazione di setti portanti in terra cruda sono riconducibili sostanzialmente a due soli procedimenti: quelli dell’adobe e del pisé. 1.3.1.1 Adobe. Il procedimento a conci in terra cruda nasce con il sistema del sod (zolla erbosa) caratteristiche delle zone umide del Nord Europa. Consiste nell’asportate direttamente dal terreno umido, con colpi di vanga, delle zolle di terra di forma parallelepipeda, senza separare l’apparato radicale del manto vegetale dall’humus. Le radici hanno, nella zolla essiccata, una funzione coesiva, impedendone la fessurazione e il successivo sgretolamento. I conci sono sovrapposti ancora umidi in filari, avendo cura di disporre lo strato erboso verso il basso. Tuttavia in questo sistema non sono previste manipolazioni della terra chiusa: i conci sono ottenuti per asportazione diretta dall’area di prelievo. Nell’adobe, dall’arabo at-tub, mattone, è previsto l’uso di un impasto a base prevalente di terra umida e la sua manipolazione per modellatura, sia diretta che indiretta, sino alla realizzazione di un elemento costruttivo di base, il mattone. Alle tecniche della modellatura diretta per la produzione di mattoni approssimativamente cilindrici, conici, piriformi, emisferici o ovoidali, si accompagnano quelle di modellatura indiretta con stampi lignei, parallelepipedi e cubi, con cui la terra acquista forme più regolari. I procedimenti di posa in opera Figura 1.3: Componente in terra cruda integrato variano dalla semplice con supporti artificiali in terra cotta, attualmente in uso in Tunisia sovrapposizione dei conci, ancora umidi, senza strati leganti, all’uso del mattone essiccato al sole, sovrapposto in filari regolari con l’interposizione di un cemento costituito da un impasto di fango e bitume o di fango e cannucce lacustri. Il concio inoltre può prevedere incavi e fori per alloggiarvi, previa di un limo fluido, una armatura di canne lacustri. 6 CHIUSURE VERTICALI 1.3.1.2 Pisé. La denominazione latina di formaceus è ormai sostituita dal più divulgato francese pisé. Il procedimento, in tutte le aree geografiche, presenta una invarianza quasi totale degli strumenti e della tecnica costruttiva, segno evidente della sua estrema essenzialità. Nel pisé viene impiegata esclusivamente «una terra quasi secca; poiché bisogna prendere quella sotto un braccio di profondità nel terreno; la sua umidità naturale è sufficiente per legare intimamente con lo sforzo di un pestone tutte le particelle di quest’elemento» (da G. Del Rosso, Dell’economica costruzione delle case di terra, Firenze 1793, in M. Bertagnin, Il pisé e la regola, EDILSTAMPA, Roma 1992). Il setto murario viene realizzato quindi direttamente in opera, prelevando la terra nel luogo stesso dove si realizza il manufatto o nelle sue immediate vicinanze per non perturbarne il grado di umidità naturale e gettandola all’interno di una cassaforma per compattarla mediante pilonatura. Attualmente sono allo studio sistemi di razionalizzazione dei procedimenti che, pur garantendo l’economicità e l’autocostruzione, rendano la Figura 1.4: Una moderna abitazione realizzata in terra realizzazione più precisa e cruda. Agamy (Egitto). affidabile. 1.3.2 Argilla. L’argilla è la materia prima per la produzione di materiali ceramici. È una roccia sedimentaria di origine meccanica: la struttura chimica e fisica è eterogenea. I depositi di argilla continuano a subire l’azione disgregante degli agenti atmosferici, che ne comportano la continua metamorfosi. L’argilla è costituita principalmente da silicati idrati di alluminio e colloidi frammisti a detriti di quarzo. Agli idrati di alluminio si aggiungono i silicati di magnesio, alluminio o ferro, ai quali sono dovute le proprietà plastiche delle argille; i silicati, soprattutto quelli di alluminio, sono presenti sotto forma di particelle di piccolissime dimensioni, dette colloidali, in grado di assorbire igroscopicamente notevoli quantità d’acqua. Sono presenti inoltre impurità costituite da cristalli di carbonato di calcio, quarzo, magnesio, feldspati. La composizione dell’argilla influisce sulla qualità del prodotto con essa realizzato. Il carbonato di calcio deve essere in quantità inferiore al 20% in peso e non sotto forma di pulviscolo poiché i granuli, dopo la cottura divengono calce viva e, idratandosi, possono macchiare o disgregare l’elemento. 7 Capitolo 1 Esistono materiali argillosi ad eterogeneità ridotta caratterizzati dalla presenza di un minerale prevalente rispetto agli altri; sono le argille che vengono impiegate per la fabbricazione di ceramiche speciali o per altre categorie di prodotti. 1.3.2.1 Lavorazione dell’argilla. Le tecniche di lavorazione sono antichissime. Il mattone, fin dall’epoca di Augusto, veniva semplicemente essiccato al sole; successivamente venne cotto in fornace, come già avveniva per gli altri prodotti ceramici (tegole). Il processo di lavorazione dell’argilla per produrre laterizi avviene attraverso una serie di fasi: impasto, modellazione, essiccazione, cottura. • Impasto: è la fase di preparazione dell’argilla che inizia con l’ibernazione. Successivamente il materiale viene frantumato e depurato. La massa argillosa, adeguatamente bagnata, passa poi alla fase di modellazione. • Modellazione: può essere eseguita a mano o con macchine a diverso grado di automazione. L’impasto deve essere più o meno umido in relazione al tipo di macchina che si usa per la modellazione. La lavorazione con la pressa in stampi presuppone impasti quasi asciutti; per la lavorazione con la filiera l’impasto deve essere più molle. • Essiccazione: per gli elementi stampati ottenuti con impasti quasi asciutti l’operazione è superflua. Per gli elementi bagnati è necessario che l’essiccazione sia graduale. • Cottura: la cottura può avvenire all’aperto in cataste, in fornaci intermittenti o a fuoco continuo. Ogni sistema ha un ciclo di cottura e raffreddamento ben determinato. 1.3.3 Materiali ceramici. Sono chiamati materiali ceramici tutti quei prodotti che si ottengono per cottura d’argilla. La ceramica disegna l’arte e la tecnica di dare forma, con le mani, con strumenti ausiliari o con macchine, all’argilla impastata con acqua, per creare oggetti che vengono poi essiccati e cotti. Agli elementi di argilla cotti usati per fini costruttivi si da il nome di laterizi. Una caratteristica che condizione l’utilizzo di un prodotto ceramico è la porosità: in funzione questa variano la capacità di assorbimento dell’acqua, la resistenza alle sollecitazioni meccaniche, l’inalterabilità agli attacchi chimici. • Prodotti ceramici a pasta porosa: sono permeabili e quindi soggetti alla gelività, sono più facilmente scalfibili e soggetti ad usura. A parità di porosità si possono distinguere i prodotti a pasta bianca, ad alto tenore di caolino e senza ossidi di ferro, e quelli a pasta colorata (laterizi, maioliche, cotto, argille espanse, refrattari). • Prodotti ceramici a pasta compatta: sono impermeabili, resistenti all’usura e agli agenti chimici, presentano una buona resistenza meccanica (gres, clinker). 8 CHIUSURE VERTICALI Tabella 1.I: Caratteristiche tecniche dei materiali ceramici impiegati in edilizia. Modulo elastico [kg/cm2]•103 70 – 100 Resistenza a compressione [kg/cm2] 200 – 400 Resistenza a flessione [kg/cm2] 15 – 40 Coeff. dilat. termica [cm/cm°C] 9 Laterizi Massa volumica [kg/m3] 1800 – 1900 Maioliche 1800 – 1900 70 – 200 200 – 1000 25 – 100 8.5 Cotto 1900 – 1950 150 – 300 500 – 2000 300 – 600 7 Gres 2100 – 2300 200 – 300 2000 – 3000 200 – 400 5 Classe 1.3.4 L’apparecchio murario in laterizio. La muratura può costituire l’intero sistema strutturale, ovvero alcuni dei setti verticali, siano essi gli elementi di chiusura verso l’esterno o di suddivisione di ambienti interni. Una muratura può essere opera a sé stante o parte di un organismo edilizio. In ogni caso può essere soggetta solo al peso proprio, come nei muri di recinzione, o a sistemi di forze più o meno complessi, come nei muri di sostegno. La normativa nazionale ed europea è in fase di significativa evoluzione. In Italia, per l’impiego di muratura strutturale si fa riferimento al D.M. 20 novembre 1987, Norme tecniche per la progettazione, esecuzione e collaudo degli edifici in muratura e per il loro consolidamento, e al D.M. 24 gennaio 1986, Norme tecniche per le costruzioni in zone sismiche. A questi decreti si affiancano gli Eurocodici EC 6 ed EC 8, relativi alle strutture in muratura ordinaria in zona non sismica e sismica. In particolare l’EC 6, Norme comuni unificate per le strutture in muratura, definisce la muratura come un materiale ottenuto unendo tra loro elementi murari, sia posati in sito che assemblati in pannelli prefabbricati, in cui gli elementi murari stessi devono essere legati e solidarizzati tra loro. Le norme hanno per oggetto principale gli schemi e i metodi di calcolo relativi ai sistemi strutturali degli edifici e con esse vengono affrontati anche aspetti di carattere più generale. Gli eurocodici considerano la muratura come un materiale artificialmente ottenuto mettendo insieme due componenti, la malta e il concio. Al concio si affida il compito prevalente di resistere alle sollecitazioni meccaniche, alla malta quello di distribuire uniformemente i carichi e rendere solidali i singoli elementi. Perciò i conci vengono denominati anche “elementi resistenti”. Hanno dimensioni coordinate e caratteristiche particolari, in modo da assicurare sempre una buona solidarizzazione anche nel caso di murature con configurazione complessa. Le normative nazionali ed europee prevedono gli spessori minimi di muratura, in relazione a determinati organismi. Una struttura muraria può essere di due tipi: monostrato o multistrato. • La muratura monostrato: viene realizzata giustapponendo gli elementi laterizi secondo diverse disposizioni in funzione dello spessore richiesto. È la disposizione più classica delle chiusure verticali portanti. • La muratura multistrato: è costituita da due strati di muratura con interposta una camera d’aria, all’interno della quale può essere collocato un materiale isolante. 9 Capitolo 1 Figura 1.5: Murature monostrato. 10 CHIUSURE VERTICALI Nella fase di progettazione e realizzazione di una muratura si tende generalmente a rispondere alle varie funzioni richieste alla muratura attraverso l’impiego dei materiali più consoni e con caratteristiche mirate, piuttosto che con materiali polivalenti. Figura 1.6: Murature multistrato con e senza camera d’aria. Nell’apparecchio multistrato si possono usare staffature di collegamento tra gli strati, atte a dare continuità strutturale e solidità all’elemento finito. Può accadere che sia necessario, anche nel caso di murature monostrato, utilizzare altri strati o accorgimenti particolari per rispondere alle richieste di comfort. 11 Capitolo 1 Figura 1.7: Staffe di collegamento e armature nei punti singolari. 1.3.5 Requisiti delle murature. Le prestazioni d’isolamento termico del laterizio dipendono principalmente da due fattori: la conduttività del laterizio e la presenza d’aria nell’elemento resistente. L’aria è presente nei fori ricavati nello stesso elemento resistente o negli alveoli del laterizio. Negli elementi a fori verticali o orizzontali, quanto più numerose sono le zone d’aria attraversate dal flusso termico tanto migliore è il relativo isolamento; perciò gli elementi forati hanno in genere setti sfalsati nella direzione del flusso 12 CHIUSURE VERTICALI termico. Per questo stesso motivo sono in produzione blocchi che presentano su una o due facce un incavo nella zona centrale, in modo da realizzare l’interruzione del giunto verticale od orizzontale di malta. Quando si utilizzano blocchi sprovvisti di tale incavo è opportuno comunque interrompere il giunto durante la messa in opera. Figura 1.8: Funzione dei setti e delle camere d’aria. Nella realizzazione di una muratura le proprietà d’isolamento termico sono affidate, oltre che al tipo di elementi resistenti impiegati, anche alla tecnica esecutiva, che può prevedere, ad esempio, la presenza di camere d’aria o di materiali isolanti. Figura 1.9: Disposizione della malta per evitare i ponti termici. Per garantire il comfort ambientale ed il risparmio energetico devono essere evitati i ponti termici, la cui presenza può compromettere la correttezza dell'esecuzione. Gli effetti negativi del ponte termico sono riducibili attraverso accorgimenti mirati nella concezione dell'apparecchio murario e nel posizionamento degli elementi strutturali. 13 Capitolo 1 Tabella 1.II: Valori di resistenza e trasmittanza di murature monostrato realizzate con blocchi di laterizio alveolato, con intonaco civile di 15 mm su entrambe le facce. Muratura Spessore parete senza intonaco [cm] 25 30 Malta normale Densità laterizio Malta isolante C R K C R K 0,30 0,33 0,30 0,33 0,84 0,77 1,04 0,95 0,99 1,06 0,83 0,89 0,24 0,27 0,24 0,27 1,04 0,93 1,29 1,5 0,83 0,91 0,68 0,76 3 [kg/cm ] 0,7 0,8 0,7 0,8 C=conducibilità termica [W/mk]; R=resistenza termica [m2k/W]; K=trasmittanza termica [W/m2k]. Per quanto riguarda invece la protezione della muratura dagli effetti negativi della pioggia battente, gli accorgimenti sono i seguenti: dotare la chiusura verticale di una zona permeabile "protettiva", dove l'acqua, pur penetrando, abbia la possibilità successivamente di evaporare; prevedere nella chiusura verticale, formata da pareti di per sé permeabili, una intercapedine ventilata ove l'acqua può penetrare ma anche evaporare prima di raggiungere lo spazio interno; dotare, infine, la chiusura verticale di una barriera impermeabile. II primo di tali accorgimenti è tipico della muratura portante, il secondo è praticato in genere nella muratura di tamponamento; il terzo è valido indipendentemente dal tipo di chiusura verticale adottato e rimanda comunque a problemi di giunzione, di fessurazione e principalmente di condensa. In corrispondenza degli orizzontamenti è necessario prevenire eventuali deformazioni della muratura, indotte dalle azioni o deformazioni dei solai. A tale scopo l'utilizzo di una lista comprimibile o bisello elimina l'apparire di fessurazioni; inoltre, un sigillante elastico elimina le infiltrazioni di acqua. Figura 1.10a: Attenuazione media del suono in Figura 1.10b: Andamento dell’attenuazione del una parete in funzione del peso al m2 (---- val. suono in fz.ne della frequenza, per pareti di mattoni pieni dello spessore di 24 cm (----) e di teorici; –––– media val. misurati). cm 12 (––––). Un altro importante problema che la chiusura verticale è chiamata in qualche modo a risolvere è quello legato all'attenuazione dei rumori. Da questo punto di vista l'evoluzione della tecnica edilizia ha ridotto le difese. Infatti, specialmente alle basse frequenze, l'attenuazione del rumore è legata al peso della parete, mentre la muratura in laterizio è evoluta nel tempo verso pesi specifici piuttosto bassi. Una sola parete, 14 CHIUSURE VERTICALI ad esempio, consente una attenuazione di 50 dB se il suo peso è di circa 400 kg/m2. Un tale peso è attribuibile ad una muratura di cm 25 di spessore realizzata con mattoni pieni. Al fine di migliorare le prestazioni acustiche è necessario realizzare pareti strutturate in modo complesso, invece di pareti omogenee. Un esempio di struttura fonoisolata è offerto da pareti sottili separate da un'intercapedine d'aria di qualche centimetro di larghezza, non collegate fra loro rigidamente, in modo da non trasmettere le vibrazioni dall'una all'altra. L'isolamento può ulteriormente essere migliorato usando, per le due pareti, componenti di materiale e spessore differenti, in modo che le frequenze flessionali di ogni parete non coincidano. Inserendo materiale da assorbimento acustico nell'intercapedine si ottiene un aumento dell'isolamento. Anche in questo caso, come per la coibenza termica, un'attenzione particolare deve essere prestata alla eliminazione dei ponti acustici, vie preferenziali alla trasmissione del suono. In assenza di una completa e adeguata normativa di controllo, molti prodotti vengono immessi sul mercato senza la dovuta sperimentazione. Va inoltre sottolineato che, per quanto riguarda i prodotti edilizi, non è sufficiente eseguire le prove di laboratorio sul prodotto "isolato", poiché in tal modo non è verificato il comportamento del singolo elemento nell'ambito dell'organismo edilizio. Il blocco alveolato ad esempio può raggiungere, proprio per la sua conformazione, livelli di imbibizione pari al 40% in peso, rispetto al 10% di un laterizio, pieno o semipieno, di tipo tradizionale. Vi è quindi, nei sistemi edilizi realizzati con tali elementi, un maggiore rischio di risalita capillare dell'acqua nel solido murario. La presenza di umidità altera le caratteristiche di resistenza termica della muratura e nel contempo facilita l'accumulo di condensa interna. Dei percorsi preferenziali di passaggio dell'acqua si instaurano quindi in corrispondenza di fessurazioni causate da: riprese dell'intonaco esterno; deformazioni dovute ai processi di assestamento degli orizzontamenti; dilatazioni termiche specie in prossimità delle aperture delle finestre. È bene usufruire sempre di una intercapedine, attribuendo solo ad uno degli strati le funzioni statiche. L'intercapedine può essere di tipo tradizionale o ventilata. È necessario predisporre un sistema atto a raccogliere le eventuali infiltrazioni riportandole all'esterno. Anche gli intonaci plastici, largamente utilizzati per le finiture esterne, possono impedire i processi di rievaporazione dell'umidità penetrata. 1.4 Murature armate. «Tutte queste specie di muri si possono costruire in due modi, riempiuti o massicci. I riempiuti sono quando, costruite le due fronti interna ed esterna, lo spazio, che rimane voto fra l'una e l'altra, si riempie alla rinfusa di pietrame, di calce, di cementi, di ghiaja. Ciò si dice riempire a cassa o a sacco: maniera difettosa e debole assai, specialmente per quei muri, che hanno da reggere a carico, e a spinte. Se mai qualche ragion particolare permettesse servirsi dell'opera riempiuta, converrebbe, per ovviare qualunque incidente, legar di tratto in tratto le fronti con buone pietre di taglio, con ramponi di ferro, o di rame impiombati.» [da F. Milizia, Principj di architettura civile. Tomo III, Bassano 1813, p. 96]. 15 Capitolo 1 La tecnica di integrare le murature lapidee, laterizie o miste con materiali adatti a resistere agli sforzi di trazione è pratica antica. Con il termine di murature armate si intendono quei setti murari a conci cui una armatura metallica aderente attribuisce una significativa resistenza ad azioni orizzontali e duttilità; con l'associazione alla muratura in conci di una armatura si conferisce in definitiva al setto la capacità di resistere a sollecitazioni di flessione e di taglio nonché di sostenere successivi cicli di azioni alterne di trazione e di compressione, senza una notevole perdita di resistenza. L'argomento è oggetto dell'EC 8 ed EC 6, Strutture in muratura armata in zone sismiche. Comunemente vengono individuati tre tipi di murature armate: • la muratura mista armata; • la muratura armata ad armatura diffusa; • la muratura armata ad armatura concentrata. Questi tre tipi si differenziano non solo per i procedimenti costruttivi che vengono impiegati per la loro realizzazione, ma soprattutto per le modalità con cui gli elementi costruttivi funzionali realizzati esplicano la loro capacità di risposta alle azioni esterne. Nel caso delle murature miste armate e di quelle ad armatura concentrata si vengono a determinare nel corpo del setto, indipendentemente dalla necessità di realizzare vani agibili e senza alcuna variazione della sua configurazione complessiva, delle aree di discontinuità all'interno delle quali vengono realizzati per concrezione degli elementi costruttivi funzionali, rispetto ai quali la muratura in conci viene ad assumere un ruolo portante secondario, anche se collaborativo. Nella muratura mista armata la funzione principale delle pareti in conci è quella di contenere il getto, conformando l'anima in calcestruzzo armato, in modo da poter esplicare una collaborazione alla resistenza complessiva del setto, aumentando la superficie di aderenza tra i differenti materiali a contatto. L'uso, nelle armature orizzontali, di sistemi sostanzialmente diversi, quali staffature locali, posizionate nella presunta area di influenza delle armature verticali, oppure tralicci continui, evidenzia come non si sia ancora raggiunta una sufficiente comprensione delle modalità con cui le murature in laterizio collaborino alla complessiva resistenza delle azioni orizzontali. Nel caso delle murature armate ad armatura concentrata è invece evidente il differente ruolo che assumono gli elementi in calcestruzzo armato di rinforzo localizzato e le parti in laterizio, cui è affidata, oltre la funzione di cassaforma persa, una generica funzione resistente ai carichi verticali. Pertanto appare evidente come questi due tipi di murature armate non possano essere classificate all'interno dei procedimenti a conci, mentre più correttamente debbono essere considerate come facenti parte, a pieno titolo, dei procedimenti a concrezione e di quelli a setti intelaiati. In esse è presente un indubbio onere aggiuntivo al costo di costruzione, per altro comune ad altri procedimenti come quello delle murature calcolate e delle murature postcompresse. 16 CHIUSURE VERTICALI Figura 1.11: Muratura mista armata. 17 Capitolo 1 Figura 1.12: Muratura mista armata in mattoni pieni e blocchi di laterizio. 1.4.1 Murature miste armate. Questo procedimento costruttivo, che deriva dall'opus cæmenticium, consiste nella realizzazione di una muratura a cassa vuota, all'interno della quale, dopo aver disposto un'armatura metallica formata da ferri orizzontali e verticali, viene realizzato un getto di calcestruzzo particolarmente fluido. È un procedimento da attuarsi interamente in opera, senza l'impiego di particolari attrezzature, affidato alla 18 CHIUSURE VERTICALI corretta esecuzione dei cicli di lavorazione. Nella maggior parte degli interventi sono impiegati mattoni pieni o semipieni, con una percentuale di foratura pari al 25%. Il procedimento di norma si articola nelle seguenti fasi operative: • realizzazione di una muratura a cassa vuota, costituita da due pareti parallele in laterizio ad una testa, di altezza pari all'interpiano, collegate tra loro per mezzo di appositi aggraffaggi o staffe; a queste ultime viene affidato il triplice compito di rendere maggiormente collaboranti tra loro i vari strati in fase di esercizio, di contrastare le azioni orizzontali durante la fase di riempimento dell'intercapedine e di tenere in sito le armature verticali e orizzontali, che si posizionano contemporaneamente, utilizzando come distanziatori le staffe o gli aggraffaggi; • pulitura dell'intercapedine attraverso appositi fori praticati al piede della parete e loro successiva chiusura; • esecuzione del getto di calcestruzzo fluido in successive fasi, intervallate da vibrature dell'impasto, posa in opera degli elementi costruttivi funzionali del solaio e dell'armatura di solidarizzazione con i setti verticali, ed esecuzione del getto di solidarizzazione con la parte resistente della chiusura orizzontale. Per una esecuzione a regola d'arte è bene: • disporre sul fondo dell'intercapedine uno strato di materiale sciolto per impedire l'aderenza di eventuali colature di malta al fondo, per facilitare la pulizia dell'intercapedine e una corretta ripresa del getto; • realizzare i cementi di malta lungo le facce delle pareti interne dell'intercapedine leggermente incavati, in modo da aumentare l'aderenza tra lo strato interno in calcestruzzo ed i paramenti esterni. Nel procedimento di muratura mista armata l'apparecchio murario è intrinsecamente disomogeneo e necessita della determinazione, per via sperimentale e caso per caso, delle sollecitazioni ammissibili e delle influenze della configurazione complessiva dell'edificio sulla resistenza alle azioni orizzontali. Con questo metodo sono stati realizzati molti edifici residenziali anche multipiano in aree soggette a rischio sismico. 1.4.2 Murature armate ad armatura diffusa. La muratura armata ad armatura diffusa è molto utilizzata nelle costruzioni alte e antisismiche. In questo procedimento permane attribuita ai conci la funzione portante principale, al cemento di malta il compito di ripartire uniformemente i carichi e agli apparecchi costruttivi l'obiettivo di conseguire una omogeneità complessiva dell'intero setto murario. La funzione resistente resta sempre affidata all'insieme concio-malta. La collaborazione tra murature in conci ed armatura metallica aderente attribuisce al setto murario duttilità, vale a dire consente al setto di sopportare azioni taglianti e flettenti, nonché successivi cicli alternati di trazione e compressione in regime elastico. Inoltre contribuisce ad attribuire al setto un sufficiente grado di sicurezza anche in fase di rottura. In Germania esiste dal 1974 la norma DIN 4159, relativa al sistema costruttivo a pannelli in calcestruzzo e laterizio messo a punto dall'Istituto per la Ricerca sul Laterizio di Essen, che costituisce riferimento per i produttori e i costruttori. 19 Capitolo 1 Il procedimento è caratterizzato da una elevata semplicità e flessibilità delle operazioni di produzione, favorite dalle dimensioni degli elementi costruttivi funzionali e da una razionalizzazione delle operazioni cantieristiche. Molti dei blocchi laterizi a foratura orizzontale o verticale sono utilizzabili sia in procedimenti in opera, sia nella produzione di elementi costruttivi funzionali prefabbricati. Una classificazione dei sistemi costruttivi è fatta in base alla posizione delle armature metalliche verticali nei confronti del concio in laterizio. Utilizzando conci appropriati, gli alloggiamenti per l'armatura aderente possono infatti essere ricavati all'interno del concio o lungo le sue facce laterali. Il primo sistema utilizza conci adatti alla realizzazione in opera, l'altro è funzionale alla prefabbricazione di pannelli portanti, in quanto la conformazione del concio determina anche l'apparecchiatura di giunto. Le ricerche condotte per giungere ad una determinazione delle capacità di prestazione dei setti ad armatura diffusa hanno messo in luce come i conci alleggeriti, con percentuale di foratura non superiore al 55%, abbiano un comportamento ottimale in funzione della duttilità complessiva dell'elemento costruttivo. Sulle caratteristiche di prestazione ha comunque una notevole influenza la regolarità della disposizione dei setti che delimitano le celle del laterizio alleggerito. È stato verificato infatti che la presenza degli sfalsamenti necessari a conferire al blocco buone caratteristiche di coibenza termica determina una notevole diminuzione delle capacità di resistenza meccanica. Per ottenere una buona qualità complessiva della muratura è necessario: • sovrappore accuratamente i conci in laterizio a foratura verticale in modo da evitare la riduzione della superficie di contatto tra i blocchi, che hanno una percentuale di foratura di norma non superiore al 55%; Figura 1.13: Murature armate ad armatura diffusa in mattoni pieni ed in blocchi di laterizio. 20 CHIUSURE VERTICALI • realizzare il cemento per mezzo della stesura di due strisce continue di malta lungo i bordi esterni del concio, per evitare occlusioni degli alloggiamenti delle armature verticali, che potrebbero determinare discontinuità nel getto della malta cementizia con cui si garantisce l'aderenza tra armature e laterizio; Figura 1.14: Fasi di esecuzione della muratura. • • posizionare le armature orizzontali ad una distanza dal bordo esterno dei blocchi tale da garantire che la malta eserciti una sufficiente protezione; collocare correttamente le barre di armatura verticale e utilizzare una malta cementizia adeguatamente fluida. Figura 1.15: Muratura armata ad armatura diffusa con barre verticali alloggiate all’interno del blocco. 1.4.3 Murature armate ad armatura concentrata. Il procedimento è apparentemente analogo a quello delle murature ad armatura diffusa, delle quali utilizza molti degli elementi costruttivi base, e realizza di fatto una serie di setti intelaiati. 21 Capitolo 1 Le murature ad armatura concentrata risultano quindi sostanzialmente differenti nel loro comportamento statico da quelle ad armatura diffusa, che invece tendono, come si è visto, a sfruttare appieno le caratteristiche resistenti della muratura a conci, attribuendole un comportamento duttile anche dopo la fase di fessurazione. Figura 1.16: Tipologia di blocchi per muratura armata ad armatura concentrata e modalità di assemblaggio. 22 CHIUSURE VERTICALI Il procedimento è simile a quello utilizzato per la realizzazione degli scheletri portanti in calcestruzzo armato. Per rispondere alla specializzazione realizzata all'interno del setto tra i vari elementi costruttivi funzionali - irrigidimenti verticali ed orizzontali, specchiature compartecipanti - questi sistemi costruttivi prevedono l'impiego di una molteplicità di elementi base. Per la realizzazione degli irrigidimenti verticali vengono utilizzate casseforme perse in laterizio, o blocchi ad alta resistenza a compressione e a foratura verticale. Gli irrigidimenti orizzontali vengono gettati all'interno di casseforme perse in conci di laterizio opportunamente conformati. In questo procedimento il prevalente impiego di elementi base a foratura orizzontale evita il ricorso agli accorgimenti necessari ad una corretta disposizione dei conci e semplifica l'esecuzione dei cementi di malta. La realizzazione di murature ad armatura concentrata richiede numerosi cicli operativi e grande varietà di componenti laterizi. Per ovviare a tali esigenze molte industrie produttrici si sono orientate, da un lato, verso la prefabbricazione dei setti, dall'altro, verso l'impiego di componenti utilizzabili anche per la realizzazione in opera di murature ad armatura diffusa, dando una maggiore flessibilità d'uso a prodotti originariamente specializzati. 1.4.4 Murature calcolate. Con il termine muratura calcolata viene comunemente individuata tutta una serie di realizzazioni sviluppate nell'ambito di ricerche sperimentali tese all'ottimizzazione delle condizioni di impiego dei setti portanti in laterizio. Le prime esperienze si hanno nel 1948 in Inghilterra, presso la Building Research Station ed hanno portato alla redazione di uno specifico Standard Code of Practice, il CPU 1/48, successivamente aggiornato nel 1964, che ha regolamentato le modalità di realizzazione delle ossature murarie in laterizio, definito le caratteristiche meccaniche degli elementi costruttivi base delle malte, ed ha stabilito le prove cui sottoporre gli elementi costruttivi funzionali per verificarne le effettive caratteristiche di prestazione. Il CP111/48 è stato utilizzato dai governi locali per interventi sperimentali nell'edilizia per l'istruzione, cioè per edifici bassi con schemi costruttivi semplici. La scelta di impiegare i procedimenti a setti in laterizio rispondeva alla situazione economica e produttiva contingente e, nello stesso tempo, era funzionale ad uno sviluppo produttivo e tecnologico specifico dell'industria del laterizio. In Svizzera le attività di ricerca e di sperimentazione sono coordinate da un apposito organismo federale, l'EMPA, con la collaborazione delle ditte produttrici di laterizi e delle imprese costruttrici. 1.4.5 Murature postcompresse. Le murature postcompresse costituiscono un'applicazione alle murature delle tecniche messe a punto per la realizzazione degli elementi costruttivi funzionali in calcestruzzo precompresso. Di norma il procedimento trova applicazione nella realizzazione di chiusure verticali portate o di setti portanti per edifici monopiano. Questa limitazione d'impiego è dovuta al fatto che l'azione di postcompressione, che rende il setto nel suo complesso capace di sopportare azioni flettenti, induce, nella fase di esercizio, una notevole sollecitazione di compressione, che si viene ad 23 Capitolo 1 aggiungere a quella prodotta dal peso proprio dell'elemento e dagli eventuali carichi agenti. Sono individuabili due differenti procedimenti costruttivi per la realizzazione dei setti postcompressi. L'applicazione di queste differenti tecniche di postsollecitazione determina una differente strutturazione del setto e l'affidamento di ruoli sostanzialmente diversi alla muratura a conci. La tecnica a cavi aderenti prevede, dopo la tensione dei cavi, il getto di un calcestruzzo particolarmente fluido all'interno dell'intercapedine realizzata dalle due pareti in mattoni; analogamente al caso delle murature miste armate, si conferisce all'anima in calcestruzzo postcompresso la funzione resistente principale, assegnando alle pareti di mattoni un ruolo secondario. La tecnica a cavi liberi o delle murature postcompresse prevede la sollecitazione applicata direttamente al setto murario a cassa vuota o a diaframmi, realizzato in laterizi ad alta resistenza, che assume complessivamente la capacità di resistere ad azioni normali al piano di giacitura. Le realizzazioni sperimentali fatte in Inghilterra e negli Stati Uniti sono limitate alla costruzione di edifici per l'istruzione e per servizi comunitari, associando il procedimento costruttivo a chiusure orizzontali leggere ad ordito ligneo o metallico. 1.5 Pareti in legno. 1.5.1 Il legno. II legno è il tessuto vegetale costituente le piante arboree. Il tessuto vegetale è formato da macromolecole di cellulosa (C6H10O)n di forma allungata, chiamate fibre. Le fibre costituiscono la struttura portante del legno. Le macromolecole di cellulosa sono molecole di glucosio condensate, provenienti dalla trasformazione, mediante fotosintesi clorofilliana, di acqua e anidride carbonica. Le fibre cellulosiche tendono ad unirsi ordinatamente, assumendo un certo grado di cristallinità. Esse sono tenute insieme dalla lignina OCH3, sostanza aromatica che conferisce una certa tenacità all'intreccio fibroso. Tra le sostanze di origine organica presenti nel legno gli estrattivi, quali fenoli, tannini, resine o composti azotati, influiscono sulle proprietà fisiche e chimiche dei legnami. La struttura del fusto, delle radici, dei rami è formata da strati concentrici: a partire dal nucleo centrale, secondo la norma UNI 4390, gli strati sono così denominati: midollo, cuore, legno, alburno, cambio, libro e corteccia. Durante la stagione della crescita, lo spessore del tessuto vegetale di un albero aumenta in seguito alla scissione, che ha luogo nel cambio, di un sottile strato di cellule. Queste cellule formano, annualmente, una sorta di fodera inserita tra la corteccia ed il legno vecchio. La zona più interna e più vecchia del fusto è detta durame. Il durame è costituito da cellule prive di funzione vitale, più povere d'acqua. L'alburno è la zona più periferica ed è costituita da cellule ancora vitali. L'acqua che circola all'interno delle cellule è detta di imbibizione. L'acqua che si trova nelle sostanze che costituiscono le pareti delle cellule è detta di saturazione. Nel legno fresco è contenuta acqua la cui percentuale può variare dal 20% al 50%. In seguito all'abbattimento della pianta il legno inizia a perdere l'acqua di imbibizione e parte dell'acqua di saturazione attraverso la stagionatura. 24 CHIUSURE VERTICALI La stagionatura del legno può avvenire in maniera naturale o artificiale. Nella stagionatura naturale il legname tagliato e decorticato viene disposto in cataste, sistemate in modo opportuno, e lasciato all'aria per periodi compresi fra 1 e 5 anni. La prima lavorazione del legno è la segagione che viene fatta nel senso della lunghezza del tronco. Tra i metodi di segagione il taglio a mezzone, progressivo o mediante unico passaggio in sega multilama, produce la tavola di maggior lunghezza; questi segati tuttavia tendono ad Figura1.17: Taglio a mezzone. imbarcarsi trasversalmente. È preferibile il taglio per quarti, nelle sue diverse varianti, che consente di ottenere la maggiore quantità di segati specchiati, meno deformabili. Tabella 1.III: Variazione volumetriche del legno in funzione dell’igroscopicità. Direzione rispetto agli anelli Tangenziale Radiale Longitudinale Ritiro % in volume 7 – 12 3 – 16 0.1 – 0.3 Rigonfiamento % in volume 6 – 12 3–5 0.1 – 0.5 Nella stagionatura artificiale i tronchi, o il semilavorato, vengono disposti in opportuni essiccatoi a vapore, con temperature comprese tra i 40 e i 150 °C. I procedimenti di stagionatura del legno in tronchi o sotto forma di semilavorati sono oggetto delle norme UNI 4391, UNI 3253. Con la stagionatura, l'acqua presente nel tronco si riduce al 12-18%. La struttura vegetale è caratterizzata da una disposizione monodirezionale di fibre che induce nel legno comportamenti anisotropi. Tra i difetti strutturali si elencano: • fusto ad asse non rettilineo; • fibre con andamento elicoidale; • presenza di nodi o discontinuità dovute agli innesti delle ramificazioni; • spaccature causate da sbalzi termici; cipollatura, ovvero distacco parziale tra due anelli annuali causato dal gelo; • eccentricità del cuore, dovuta alla presenza di anelli a spessore variabile. Altri difetti possono essere provocati da: • insetti xilofagi che provocano gallerie; • carie o tarlature; • micelio dei funghi, che rende il fusto spugnoso e privo di resistenza. 1.5.1.1 Classificazione dei legnami. Ogni tipo di pianta arborea è chiamata essenza. Ogni essenza è costituita da sostanze in fase solida e da acqua in proporzioni variabili. 25 Capitolo 1 Tali proporzioni dipendono, per una stessa essenza anche da: • area geografica di provenienza; • giacitura della coltivazione; • periodo vegetativo del taglio; • età della pianta; stagionatura. La classificazione dei legnami può essere effettuata sulla base della nomenclatura delle specie botaniche; in base alla provenienza e all'impiego per cui l'essenza e più adatta, i diversi criteri di classificazione sono soggetti alle norme UNI 2853-2854 e 3917. Le essenze impiegate in edilizia sono: • le conifere, dette anche resinose, costituite da cellule allungate che fungono da sostegno e da canali di conduzione dei succhi linfatici, cui è affidata la nutrizione della pianta; • le latifoglie, con un tessuto formato da due diversi tipi di cellule che svolgono la funzione meccanica di sostegno e che costituiscono il sistema vascolare per la linfa. Tabella 1.IV: Classificazione delle essenze più diffuse. Nome essenza Conifere leggere Abete bianco Abete rosso Conifere medie Latifoglie leggere Latifoglie medie Peso specifico [kg/dm3] 0.3 – 0.6 0.6 – 0.8 Larice Pitch-pine Pino d'aleppo Pino marittimo Abete douglas 0.5 – 0.7 Frassino Pioppo Faggio Castagno Latifoglie pesanti Quercia Rovere 0.7 – 0.8 0.8 Lavorabilità Tenero, lavorabile. Duro Tenero, elastico. Duro, lavorabile. Duro Impieghi Palificazioni, casseforme truciolati. Traversine, infissi, pavimenti, costruzioni navali. Manici per utensili, compensati. Traversine, travature, infissi. Travature, pavimenti, costruzioni navali. 1.5.1.2 Caratteristiche e requisiti dei legnami. Tra le diverse proprietà che caratterizzano il legno vi sono: • igroscopicità: indica, in termini percentuali, la capacità del legno di assorbire umidità dall'ambiente in presenza di determinate condizioni di temperatura e 26 CHIUSURE VERTICALI • • • • di umidità relativa. Il legno, in presenza di ambiente umido, tende ad assorbire acqua sotto forma di vapore, che viene restituita all'ambiente qualora si verifichi la diminuzione dell'umidità relativa. Il tenore di umidità consentito in un legno è oggetto delle norme UNI 3266 e 4145. L'assorbimento e la cessione di acqua da parte del legno sono accompagnati da variazione di volume: rigonfiamento o ritiro. Le variazioni di volume dell'elemento di legno avvengono in maniera non uniforme. Al fine di evitare fessurazioni, in seguito a ritiro, imbarcamenti o rigonfiamenti, causati dall'umidità è possibile controllare il passaggio dell'acqua tra legno e ambiente, mediante l'applicazione sulla superficie del legno di sostanze vernicianti o coprenti; peso specifico apparente o massa volumica: il peso specifico assoluto è uguale per tutte le essenze e ha un valore pari a 1,54 g/cm3. Il peso specifico apparente varia in funzione della provenienza delle stesse da diverse specie arboree. Il peso specifico apparente di un legno essiccato all'aria, in condizioni ambiente, è funzione del tipo di struttura cellulare e della presenza di vuoti e varia da 0,3 a 0,9 g/dm3. II tipo di prove per la determinazione del peso specifico apparente del legno è oggetto della norma UNI 3266; permeabilità all'acqua: dipende dal tipo di essenza da cui il legname proviene; è maggiore nella direzione delle fibre, diminuisce in direziono tangenziale ad esse; resistenza: il legno si comporta in maniera diversa in funzione dell'angolo che la direziono della forza applicata forma con quella delle fibre. Varia inoltre in funzione della percentuale d'acqua contenuta nel legno; durezza: è il requisito che consente di valutare la possibilità di lavorare un determinato tipo di legno. La durezza viene misurata valutando il carico necessario per infiggere nel provino ligneo una sfera d'acciaio di raggio uguale a 5,642 mm. In base ai risultati viene valutata la lavorabilità del legno. Tabella 1.V: Durezza del legno. Durezza del legno Molto duro Duro Medio duro Tenero Tenerissimo Carico necessario all’infissione [kg/cm2] 1000 – 1500 650 – 1000 500 – 600 350 – 500 Inferiore a 350 1.5.1.3 Trattamenti del legno. Al fine di prevenire il deterioramento del legno a causa di variazioni di umidità ambientale, attacco da parte di insetti xilofagi o funghi, esistono specifici metodi di trattamento. In termini generali si distinguono trattamenti superficiali e trattamenti impregnanti. I trattamenti superficiali, vernici, pitture, catrame, vengono spalmati o spruzzati sulla superficie del legno e costituiscono, una volta essiccati, una pellicola protettiva superficiale. Le vernici lasciano sulla superficie una pellicola trasparente; non modificano la pigmentazione naturale e lasciano visibile il supporto ligneo sottostante. 27 Capitolo 1 Le pitture sono ottenute aggiungendo alle vernici dei pigmenti di natura diversa in grado di costituire un film protettivo trasparente o coprente a seconda del tipo e della quantità dei pigmenti adoperati. I trattamenti superficiali richiedono frequenti manutenzioni, in particolare la rimozione della pellicola esausta, la preparazione della superficie e l'applicazione di una nuova pellicola. I trattamenti impregnanti, invece, prevedono l'assorbimento, secondo varie tecniche, da parte della massa legnosa di sostanze in grado di renderla impermeabile e inattaccabile. Alcuni di questi trattamenti sono in grado anche di migliorare le prestazioni meccaniche del legno stesso. Un altro trattamento a cui si sottopone il legno è il trattamento di ignifugazione. Anche questo trattamento è di tipo superficiale o impregnante. Il metodo è usato per attenuare nel legno la propagazione delle fiamme. Infatti, il legno, a causa della sua composizione chimica, è un materiale facilmente combustibile e infiammabile; i trattamenti di ignifugazione in generale, mirano a rendere la sua eventuale combustione lenta e incompleta, in modo tale che la zona periferica investita dalle fiamme non ne generi di nuove, ma entri in combustione formando una crosta carbonizzata che, grazie alla sua scarsa conducibilità, sia in grado di proteggere le parti più interne del legno. 1.5.2 Prodotti derivati dal legno. Al fine di ridurre alcuni dei difetti che il legno presenta, a causa della sua origine naturale, esistono prodotti derivati dal legno che, conservando gran parte delle caratteristiche positive, ne migliorano le prestazioni e i requisiti. Particolare cura va posta alle modalità di giunzione degli elementi lignei. I derivati del legno vengono classificati sulla base della lavorazione che la materia prima subisce. Le lavorazioni per ottenerne derivati si distinguono in compensazione, sfibratura, miglioramento. La compensazione migliora e rende omogenee le prestazioni meccaniche del legno attraverso l'incollaggio di strati di legno con le fibre disposte ortogonalmente le une rispetto alle altre; in questo modo, la minore resistenza alle sollecitazioni in una direzione presentata da uno strato (anisotropia) viene compensata dall'altro in maniera opportuna. Tra i prodotti ottenuti per compensazione si elencano: • compensati: sono costituiti da sottili fogli di legno, ottenuti per sfogliatura o tranciatura, incollati fra loro a caldo (95-100°C) e sottoposti a pressatura. I fogli sono di spessore compreso tra mm 0,15 e 1,50; vengono ricoperti con soluzioni acquose di resine di varia natura e di grande resistenza meccanica ed incollati in modo tale che, come si è detto, negli strati sovrapposti le fibre abbiano direzioni sfalsate di un certo angolo al fine di rendere omogenee quelle caratteristiche, soprattutto fisiche, che nel legno risultavano anisotrope; • multistrato: si intendono i compensati formati da più di tre fogli di legno; • paniforti: sono pannelli costituiti da due strati esterni di compensato, tra i quali sono interposti alcuni listelli disposti con le fibre ortogonalmente a quelle dei pannelli esterni. Le definizioni, la classificazione, la composizione, le prestazioni, i requisiti e le prove riguardanti paniforti e compensati sono oggetto delle norme UNI dalla 6467 alla 6483. La sfibratura disgrega il tessuto fibroso del legno e costituisce, mediante la successiva agglomerazione tra le fibre legnose e il legante, un prodotto che, anche se 28 CHIUSURE VERTICALI non omogeneo, presenta comportamenti isotropi. Tra i prodotti derivati per sfibratura ci sono: • pannelli di lana di legno: sono ottenuti per agglomerazione di trucioli di legno, provenienti dalla lavorazione del legno, essiccati e opportunamente trattati, per evitarne la putrefazione, mescolati a collanti o resine artificiali. Il prodotto cosi ottenuto, anche se piuttosto poroso, presenta proprietà meccaniche uniformi in tutte le direzioni. Le norme che riguardano questo derivato del legno sono: le UNI/2088-2089 per quanto riguarda le dimensioni e tolleranze dimensionali; le UNI/3746-3748, per quanto riguarda le prove meccaniche; dalla UNI 4369 alla UNI 4371 e dalla UNI 5063 alla UNI 5068 per quanto riguarda la composizione chimica e le caratteristiche; • pannelli in fibre di legno: costituiti da scarti provenienti dalla lavorazione del legno o da ramaglie degli alberi. Il materiale legnoso, sfibrato, viene impastato con leganti o colle e sottoposto a pressatura. I pannelli ottenuti sono caratterizzati da proprietà meccaniche omogenee nelle varie direzioni inoltre la lavorazione consente di ottenere prodotti più o meno porosi in funzione dell'impiego del pannello stesso. I pannelli meno porosi posseggono migliori caratteristiche meccaniche, un peso specifico più alto ed una minore permeabilità all'acqua; i pannelli caratterizzati da una maggiore porosità presentano resistenze meccaniche più basse, ma buone prestazioni di coibenza termica e acustica; • lastre di agglomerato ligneo o truciolati: sono ottenute da impasti di scaglie e piccoli trucioli e leganti di diversa natura: organici, inorganici o colle sintetiche. Dall'impasto successivamente sottoposto a compressione o ad estrusione, si ottengono lastre di peso specifico variabile, facilmente lavorabili e piuttosto resistenti. Le norme che classificano e descrivono le prove cui deve essere sottoposto tale materiale sono le: UNI 4866-4867, UNI dalla 4868 alla 4872; • legno lamellare o stratificato: è ottenuto tagliando il legno, opportunamente essiccato, in sottili strati, lamelle, o piccole assi che, impregnati di resina, vengono incollati gli uni agli altri mediante pressatura. Tale lavorazione consente di ottenere elementi strutturali di notevoli dimensioni, piuttosto flessibili e caratterizzati da resistenze meccaniche omogenee e spesso superiori a quelle della corrispondente essenza legnosa d'origine. I trattamenti che il legno lamellare subisce lo'rendono particolarmente resistente all'azione dei parassiti, degli agenti chimici e del fuoco. Attualmente, mancando la normativa specifica, è possibile fare riferimento alle norme vigenti in Germania (DIN 1052), in Francia (REGLES C.B. 71), in Svizzera (SIA 164). Il miglioramento si occupa di migliorare le prestazioni meccaniche e di durabilità del legno, mediante procedimenti impregnanti o trattamenti meccanici che ne aumentano la compattezza e la resistenza. Tra i prodotti ottenuti secondo la tecnica basata sul principio del miglioramento si hanno: • i legni impregnati ottenuti impregnando il legno con resine sintetiche che lo rendono più resistente agli attacchi dei parassiti e del fuoco e ne diminuiscono la porosità, rendendolo compatto e meno sensibile alle variazioni di umidità ambientale; • i legni metallizzati ottenuti impregnando il legno con metalli caratterizzati da un basso punto di fusione. Questo prodotto assicura ottime prestazioni 29 Capitolo 1 meccaniche ma l'alto costo di produzione ne consiglia l'uso solo in particolari impieghi (costruzioni di parti di macchine). 1.5.3 Pannelli di legno. Per le caratteristiche fisiche e meccaniche, ed in particolare per la sua spiccata resistenza a sforzi di flessione, il legno e stato impiegato in modo multiforme nella realizzazione degli edifici. Si passa dal semplice architrave elastico ad elementi più complessi, come solai e pareti, sino all'intero organismo edilizio realizzato giustapponendo in orizzontale grossi tronchi rettilinei secondo il procedimento a blinde, per giungere al leggero prefabbricato del balloon-frame. Figura 1.18: Struttura a balloon-frame: i piedritti sono continui fino alla copertura. 30 CHIUSURE VERTICALI Con il legno si realizzano generalmente strutture intelaiate; in queste ha molta importanza il modo di conformare nodi e giunzioni. La specchiatura racchiusa nel telaio è tamponata con materiali meno nobili ed eventualmente rivestita all’esterno. La struttura intelaiata può essere realizzata da una serie di elementi verticali ed orizzontali, più o meno fitti , tamponati in modo diverso. Se gli elementi sono molto distanziati, il tamponamento utilizza una intelaiatura secondaria fissata a quella principale. Il tamponamento può essere realizzato anche in laterizio, con disposizioni libere ed intenti decorativi. Nel XIX secolo, con il procedimento a balloon-frame o con quello analogo del platform-frame, si diffonde la produzione in serie di elementi lignei normalizzati ed unificati, in grado di razionalizzare e ridurre i tempi di costruzione. Questi procedimenti prevedono l'uso del legno sia per l’ossatura portante che per i tamponamenti. La chiusura verticale ha anche funzione di controventamento e ripartizione dei carichi orizzontali. La disarticolazione in elementi costruttivi di dimensioni ridotte comporta una elevata flessibilità costruttiva. Il balloon-frame è ancora oggi il sistema più usato nella costruzione della casa monofamiliare. Sono attualmente in produzione pannelli di legno per tamponamento o finitura, realizzati con differenti tecnologie. In genere si ricorre al pannello multistrato, interponendo isolanti, intercapedini barriere al vapore. Al problema legato al fenomeno del ritiro, che può compromettere la tenuta fra i pannelli, si cerca di rispondere utilizzando legno ben stagionato, oppure secondo la tecnica del balloon-frame, impiegando compensati tavolati ed elementi di piccola sezione più facilmente stagionabili. La parete deve essere impermeabile all'aria e all’umidità; si utilizzano a questo scopo particolari trattamenti impregnanti che necessitano di periodiche manutenzioni. Figura 1.19: Struttura a L’impiego di pannelli di legno e derivati per le finiture platform-frame: la chiusura esterne si è diffuso con la tecnica realizzativa della orizzontale interrompe la continuità dei piedritti. facciata ventilata. 1.6 Facciate leggere. La facciata leggera è realizzata con elementi prefabbricati di materiale diverso dal calcestruzzo o dalla muratura. I singoli elementi hanno il peso generalmente inferiore a 100 kg per m2 e non hanno caratteristiche portanti. I pannelli di facciata leggera possono necessitare di una finitura interna, uno strato cioè di controparete. Nelle Direttive comuni per l'Agrément tecnico delle facciate leggere dell'UEAtc vengono individuate le categorie di facciate leggere riguardanti sia le modalità realizzative, sia gli elementi con i quali vengono realizzate. Una prima 31 Capitolo 1 classificazione riguarda le facciate leggere complete, intendendo con tale definizione quelle facciate "realizzate interamente con un sistema particolare ben definito ed identificabile". Le facciate leggere complete sono classificate secondo le modalità di messa in opera del pannello. In particolare la facciata cortina è costituita da un elemento parete completamente esterno ai solai; la facciata semi-cortina è costituita da più elementi parete, non tutti esterni ai solai; infine la facciata pannello è una facciata leggera compresa fra i solai. Ancora in merito alle modalità costruttive la facciata leggera può essere ventilata, traspirante, non ventilata e non traspirante. La prima è una facciata che presenta una intercapedine comunicante con l'esterno; la seconda non ha intercapedine e la parete esterna è permeabile al vapore acqueo; la terza, anch'essa senza intercapedine, ha le pareti interna ed esterna assolutamente impermeabili al vapore acqueo. Per quanto riguarda invece le tipologie dei pannelli utilizzati, la classificazione si riferisce sia alla geometria del pannello che alle modalità di messa in opera. I requisiti che la facciata leggera deve soddisfare riguardano in prima istanza quelli relativi a tutte le chiusure verticali in genere e cioè di sicurezza, di comfort termico ed acustico, di igiene. Ad essi vanno aggiunti i requisiti relativi alla impermeabilità, sia della parete che dei giunti, ad evitare fenomeni di condensa all'interno dell'ambiente e della parete stessa, in relazione al fatto che la parete sia del tipo ventilato, non ventilato, non ventilato e non traspirante. Altre specificazioni sono relative al deterioramento dell'aspetto, alla resistenza agli urti, agli incendi, ai terremoti, alla manutenibilità. 1.6.1 Pannelli metallici. I pannelli metallici hanno una struttura multistrato costituita da una superficie esterna metallica variamente trattata, un pacchetto di materiali isolanti, uno strato di finitura interna realizzato in modi diversi. Il pannello multistrato è detto sandwich quando non necessita di operazioni di completamento degli strati; è chiamato deck quando necessita di una finitura interna. In quest'ultimo caso lo strato o il multistrato interno è eseguito in opera. I materiali maggiormente utilizzati per la realizzazione di pannelli metallici sono l'acciaio, il ferro zincato, l'alluminio; più raramente le altre leghe. Lo spessore complessivo in genere è compreso tra mm 30 e mm 120, ed il peso entro i 40 kg/m2. La lamiera d'acciaio offre un'elevata resistenza meccanica in rapporto al peso per metro quadrato. Il pannello può essere fornito completo di vani trasparenti o serramenti apribili. Il rivestimento esterno può essere costituito da un unico foglio di lamiera, liscia, nervata con rilievi più o meno evidenti, imbutita, in trance già accoppiate in officina. Nel caso dei pannelli in alluminio, il rivestimento esterno può essere di lamiera o in profili estrusi accoppiati. La finitura superficiale deve essere inalterabile, resistente agli agenti atmosferici facilmente manutenibile; può essere eseguita, in relazione ai supporti, in smalto porcellanato, con vernici o con pellicole plastiche appropriate; gli elementi di alluminio possono essere anodizzati con i diversi cromatismi consentiti dal trattamento. Lo strato isolante può essere formato da strati rigidi, compatti o cellulari e da resine espanse iniettate nell'involucro o da intercapedini. 32 CHIUSURE VERTICALI Gli spessori dipendono dalle caratteristiche dei materiali usati e dal ruolo svolto dal pannello nell'ambito dell'organismo. L'ancoraggio dei pannelli alla struttura sottostante avviene mediante profilati ammorsati alla struttura stessa, oppure i pannelli sono fissati ad un telaio ausiliario che a sua volta viene ancorato alla struttura. La resistenza del pannello è assicurata dalla stessa conformazione della superficie della lamiera che può essere ulteriormente rinforzata mediante l'interposizione, sulla sua faccia immediatamente interna, di strati irrigidenti. Molta importanza acquisisce il disegno del giunto, non solo da un punto di vista tecnico costruttivo ma anche per l'effetto che le linee di giunto, se visibili, creano nell'immagine architettonica, rispetto all’iterazione del pannello stesso. Il giunto deve garantire la tenuta alle infiltrazioni di acqua e di aria. E’ necessario che la connessione consenta spostamenti differenziali degli elementi rispetto alla struttura rivestita. La configurazione del giunto deve essere tale da ridurre il fenomeno dei ponti termici. I giunti possono essere risolti con diverse modalità geometriche, cui corrisponde una differente terminologia di non univoca decodificazione: per sovrapposizione, per incastro, per accostamento, ad anima, a scanalatura, a labirinto. I fissaggi sono effettuati con rivetti, viti passanti, graffe; i fissaggi di tipo a scomparsa consentono un elevato livello di finitura. È possibile anche utilizzare collanti. I giunti possono essere sigillati con resine o guarnizioni; è necessario che la loro ubicazione consenta la manutenzione, la rimozione e sostituzione nel tempo del pannello. Figura 1.20: Tipi di acoraggio del pannello al telaio ausiliario (sezioni orizzontali): 1. giunto con doppio profilo in alluminio e 4. giunto con fissaggio meccanico sul pannello; neoprene; 5. giunto inserito nel telaio e collegato con 2. giunto con doppio profilo in alluminio; silicone strutturale; 3. giunto realizzato nei risvolti laterali del 6. giunto con fissaggio meccanico a coprifilo. pannello; 33 Capitolo 1 Figura 1.21: Pannelli metallici per chiusure verticali. 34 CHIUSURE VERTICALI 1.6.2 Laminati plastici. Le pannellature leggere vengono realizzate anche impiegando le materie plastiche. I prodotti oggi in commercio garantiscono elevate caratteristiche di durata, isolamento, resistenza, lavorabilità. Tra i materiali utilizzati per le superfici esterne dei pannelli si trovano il policarbonato rinforzato con fibre di vetro, il fibrocemento senza impiego di amianto, secondo quanto stabilito dalla legislazione vigente, e molti altri prodotti industriali adatti a resistere agli agenti atmosferici. A tale scopo viene anche utilizzato un impasto di pietra naturale macinata, ad esempio il granito, di resina poliestere e fibra di vetro. Le superfici esterne possono essere piane o in rilievo. I pannelli possono usufruire di intelaiature sussidiarie per il montaggio, costituite da profili di ferro zincato, alluminio, ovvero sistemi di zancatura puntiformi. Ampia utilizzazione nel settore hanno i pannelli in laminato, costituito da fogli di carta kraft, un materiale molto resistente e protettivo impiegato in edilizia, impregnati con resine termoindurenti. Le superfici esterne sono rivestite con fogli decorativi impregnati con resine meleminiche. Il processo di produzione prevede che il pannello sia sottoposto all'azione combinata di pressione e calore in apposite presse, in cui avviene la policondensazione delle resine. La rispondenza alle norme internazionali, garantita dalle certificazioni tecniche, prevede la verifica delle tolleranze dimensionali, della resistenza agli agenti atmosferici, del comportamento statico, della durabilità, del comportamento al fuoco. 1.6.3 Pareti traslucide. La chiusura traslucida è costituita da un materiale che si lascia attraversare dalla luce, pur non permettendo di vedere i contorni degli oggetti che sono al di là di esso. Le pareti sono costituite da elementi di produzione industriale; questi ultimi possono essere assemblati in opera o fuori opera; lo spessore, in particolare, determina le caratteristiche isolanti dell'elemento. 1.6.3.1 Vetrocemento. Si usa questo nome sintetico per denominare un modo di mettere in opera elementi di vetro ad alta resistenza meccanica, prodotti in diversi formati. Questi elementi, i diffusori, sono inseriti in una maglia costituita da una intelaiatura di cemento armato con funzione portante. L'accostamento di vetro e cemento è possibile grazie alla compatibilità dei rispettivi coefficienti di dilatazione, che presentano valori simili. La geometria dei diffusori è molto varia ma le dimensioni rimangono abbastanza contenute, poiché condizionate dal procedimento di colatura. Gli elementi sono di varie tipologie: a tazza, a piastra, con il bordo rialzato, a camera d'aria. La finitura superficiale dell'elemento può essere liscia, rigata, granulata, a punta di diamante; il vetro può essere colorato in pasta. Il tipo a camera d'aria può essere prodotto con l'applicazione di apposite piastre di chiusura, che evitano la formazione di condensa, o con la saldatura a fuoco delle due pareti; la camera d'aria rarefatta all'interno consente un buon isolamento termico ed acustico. Sono in commercio prodotti con caratteristiche antisfondamento. 35 Capitolo 1 Figura 1.22: Alcune tipologie di diffusori in vetro. La realizzazione di una muratura con elementi traslucidi di piccole dimensioni prevede la predisposizione di cartoni catramati e feltri bitumati lungo il perimetro della chiusura per consentire limitati spostamenti e mantenere la libertà dei vincoli. I ferri di armatura verticali e orizzontali vanno affogati in una malta cementizia particolarmente fluida. Se le dimensioni della parete rispetto ai singoli elementi lo consentono, si può usare solo il collante. In alcune soluzioni costruttive, nelle pareti in vetrocemento possono essere inseriti anche elementi mobili che consentano l'aerazione dell'ambiente. Non essendo sempre possibile sezionare il singolo elemento, nella progettazione di una parete traslucida si dovrà tenere conto della dimensione modulare degli elementi scelti. Gli elementi possono essere preassemblati in pannelli. I pannelli prefabbricati hanno dei limiti dimensionali, sia per ragioni tecnico-costruttive, che per difficoltà di movimentazione. Le dimensioni di riferimento prevedono che la lunghezza non superi m 7,50 e l'altezza non superi m 6; comunque la superficie massima del pannello è compresa in m2 13. 1.6.3.2 Vetri strutturali. Sono in produzione barre di vetro di lunghezza variabile da 3 a 7 metri chiamate comunemente vetro strutturale. Sono elementi autoportanti. La larghezza è di cm 30 circa e lo spessore di mm 6 circa. Sono più fragili degli elementi di piccole dimensioni e per questo talvolta sono rinforzati con fili di acciaio inox inseriti nella pasta vetrosa. L'uso di questi elementi prevede l'adozione di un telaio metallico al quale le lastre sono collegate. Molto diffuse sono le U-glass, nome derivato dal profilo ad U. Possono essere assemblate secondo tre modalità: ad elementi accostati, ad elementi incastrati, a camera d'aria. Un più efficace isolamento termo-acustico si può ottenere montando le barre di vetro in posizione contrapposta ed interponendo tra le barre uno speciale foglio in fibra di vetro. 36 CHIUSURE VERTICALI Figura 1.23: Posa in opera di elementi U-Glass. 1.6.3.3 Materiali sintetici. La trasparenza della parete può essere ottenuta anche con l'impiego di materiali sintetici in lastre, come il polimetilmetacrilato o il policarbonato. Sono materiali molto resistenti, facilmente lavorabili, al pari dei metalli teneri e del legno. Oltre ad avere caratteristiche antisfondamento, queste lastre hanno notevoli capacità prestazionali. Le lastre possono essere lisce, nervate, alveolate. Queste ultime possono essere assemblate con l'ausilio di profili di tenuta in metallo o nello stesso materiale, utilizzando meccanismi a scatto o ad incastro. La larghezza e lo spessore di queste lastre non si differenziano molto da quelle precedenti; la lunghezza invece può raggiungere i m 12. I materiali organici tendono nel tempo a perdere alcune caratteristiche, deteriorandosi. È necessario assicurarsi, nella condizione d'uso prevista, della conservazione nel tempo delle caratteristiche meccaniche e fisiche, o meglio della durata ed eventuale sostituzione degli elementi. 37 Capitolo 1 38 PARETI IN CALCESTRUZZO: REQUISITI E PRESTAZIONI Capitolo 2: PARETI IN CALCESTRUZZO: REQUISITI E PRESTAZIONI 2.1 Introduzione I requisiti riferiti alle strutture riguardano il loro comportamento rispetto ad esigenze di ordine generale e specifico relative a: sicurezza e gestione (mantenimento dell'integrità iniziale e durabilità). Altri requisiti in ordine al benessere, alla fruibilità, alla percezione visiva sono considerati, come già detto, allorché le stesse soluzioni vengono descritte in quanto elementi di chiusura o di partizione, sia come soluzioni tecniche (setti, solai) che in quanto parti inserite in strati di chiusura o partizione (ponti termici costituiti da travi e pilastri). L'esplicitazione in forma misurabile o comunque valutabile delle prestazioni da fornire costituisce il sistema delle specifiche di prestazione. Requisiti e specifiche di riferimento riguardano le singole parti e il sistema nel suo insieme, nel caso delle strutture infatti la funzione portante è necessariamente assicurata solo attraverso un corretto funzionamento a sistema degli elementi nei riguardi dei carichi di esercizio e dei carichi delle diverse parti tecniche. 2.2 Resistenza al fuoco Le strutture di elevazione di un edificio devono presentare una resistenza al fuoco (REI) non inferiore a quella determinabile, in funzione del carico d’incendio, seguendo le procedure contenute nella C.M. dell’Interno 14.9.1961 n° 91. In particolare le strutture in elevazione dei vani scala e/o ascensori, dei filtri a prova di fumo1 e di suddivisione dei compartimenti antincendio2 devono avere la resistenza al fuoco indicata di seguito, espressa in termini di tempo durante il quale la struttura conserva stabilità, tenuta alla fiamma e ai fumi e isolamento termico: Tabella 2.I: Valori di resistenza al fuoco. Altezza antincendio3 da 12 a 32 m da 32 a 80 m oltre 80 m REI 604 90 120 1 Filtro a prova di fumo è un vano delimitato da strutture con resistenza al fuoco REI predeterminata (comunque non inferiore a REI60), dotato di due o più porte munite di congegni di autochiusura con resistenza la fuoco REI predeterminata (sempre non inferiore a REI60), dotato di un camino di ventilazione di sezione adeguata (minimo ammesso 0,10 m2) sfociante al di sopra della copertura dell’edificio. 2 Compartimento antincendio è una parte di edificio delimitata da elementi costruttivi di resistenza al fuoco predeterminata e organizzata per rispondere alle esigenze della prevenzione degli incendi. 3 L’altezza antincendio è l’altezza massima misurata dal livello inferiore dell’apertura più alta dell’ultimo piano abitabile e/o agibile, escluse quelle dei vani tecnici, al livello del piano esterno più basso. 4 Nel caso in cui la massima superficie di competenza di ogni scala per piano non superi i 500 m2, la resistenza al fuoco è richiesta solamente per gli elementi di suddivisione fra componenti antincendio. 39 Capitolo 2 Le strutture di elevazione di aree a rischio specifico pertinenti l’edificio (autorimesse, locali di esposizione e vendita, depositi di materiali combustibili, centrale termica, etc.) devono comunque rispettare le specifiche disposizioni normative in vigore per tali attività. 2.2.1 Riferimenti normativi. D.M. 30.11.1983 (Termini, definizioni generali e simboli grafici di prevenzione incendi); D.M. 6.3.1986 (Calcolo del carico d’incendio per locali aventi strutture portanti in legno); D.M. 16.5.1987 n° 246 (Norme di sicurezza antincendi per gli edifici di civile abitazione); C.M. Interno 14.9.1961 n° 91 (Norme di sicurezza per la protezione contro il fuoco dei fabbricati a struttura in acciaio destinati ad uso civile); Lettera circolare M. Interno 22.12.1987 n° 24648/4122 art. 4; D.M. 16.5.1987 n° 246 (Norme di sicurezza antincendi per gli edifici di civile abitazione) Chiarimenti; UNI 7678; UNI FA 100; UNI 9502; UNI 9503; UNI 9504; ISO 834 ; ISO 1182 ; C.N.R. 37/1973 ; Commissione Comunità Europea Eurocodice 6, Norme comuni verificate per le strutture in muratura, Draft EUR 9888 EN Parte 10 – Progetto antincendio delle strutture, Draft 4.1990. 2.2.2 Prove di laboratorio. Le prove per la determinazione della resistenza al fuoco delle strutture di elevazione devono essere effettuate in forno o in apposite camere d’incendio, seguendo la metodologia indicata nella Appendice alla C.M. dell’Interno 14.9.1961 n° 91. Il Centro Studi ed Esperienze del Ministero dell'Interno ed i Laboratori legalmente riconosciuti dal Ministero stesso sono gli unici Enti che possono certificare le prestazioni di resistenza al fuoco di un componente. 2.2.3 Verifiche su progetto. In assenza di specifici certificati di resistenza al fuoco rilasciati dal Ministero dell'Interno o dai Laboratori legalmente riconosciuti dal Ministero stesso, i requisiti delle strutture di elevazione per le quali è richiesta una prefissata resistenza al fuoco devono essere valutati secondo le prescrizioni e le modalità indicate nella C.M. dell'Interno 14.9.1961 n°91, prescindendo dal tipo di materiale previsto per la realizzazione degli elementi medesimi (calcestruzzo, laterizi, accaio, legno, elementi composti, etc.). II dimensionamento degli spessori e delle eventuali protezioni adottate per i diversi materiali deve essere effettuato secondo le modalità specificate nella citata C.M. dell’Interno 14.9.1961 n° 91 tenendo conto delle disposizione contenute nel D.M. 40 PARETI IN CALCESTRUZZO: REQUISITI E PRESTAZIONI 6.3.1986 nel caso di strutture portanti m legno e delle Norme Tecniche CNR 37/1973 nel caso di strutture portanti in acciaio. 2.2.4 Verifiche in opera. Verificare che le strutture di elevazione per le quali è richiesta una prefissata resistenza la fuoco siano state poste in opera seguendo specificatamente le modalità indicate nel relativo certificato di omologazione rilasciato dal Ministero dell’interno o da un Laboratorio legalmente autorizzato dal Ministero stesso. Nel caso di impiego di prodotti non certificati, occorre invece accertare che i prodotti siano stati posti in opera secondo le prescrizioni e le modalità indicate nella C.M. dell’Interno 14.9.1961 n°91. 2.3 Resistenza meccanica. Le strutture di fondazione, di elevazione e di contenimento devono essere idonee ad assicurare stabilità e resistenza sotto l’effetto dei carichi statici e dinamici previsti in sede di calcolo. Si considerano in particolare le seguenti azioni: carichi dovuti al peso proprio e di esercizio, sollecitazioni sismiche, carichi dovuti alle dilatazioni termiche, assestamenti e deformazioni proprie degli elementi strutturali. Per le specifiche di prestazione degli elementi tecnici delle strutture si rimanda comunque alle prescrizioni delle leggi e normative vigenti nel campo della stabilità in quanto esse, oltre ad essere vincolanti, sono del tutto esaustive. 2.3.1 Riferimenti normativi. Legge 5.11.1971 n° 1086 (Norme per la disciplina delle opere in conglomerato cementizio armato normale e precompresso ed a struttura metallica); Legge 2.2.1974 n° 64 (Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche); D.M. 2.7.1981 (Normativa per la riparazione ed il rafforzamento degli edifici danneggiati dal sisma nelle regioni Basilicata, Campania e Puglia); D.M. 12.2.1982 (Aggiornamento delle norme tecniche relative ai “Criteri generali per la verifica di sicurezza delle costruzioni e dei carichi e sovraccarichi”); D.M. 27.7.1985 (Norme tecniche per l’esecuzione delle opere in cemento armato normale e precompresso e per le strutture metalliche); D.M. 24.1.1986 (Norme tecniche relative alle costruzioni sismiche); D.M. 20.11.1987 (Norme tecniche per la progettazione, esecuzione e collaudo degli edifici in muratura e per il loro consolidamento); D.M. 3.12.1987 (Norme tecniche per la progettazione, esecuzione e collaudo delle costruzioni prefabbricate); D.M. 9.3.1988 n° 126 (Regolamento del servizio di controllo e certificazione di qualità dei cementi); D.M. 11.3.1988 (Norme tecniche riguardanti le indagini sui terreni e sulle rocce, la stabilità dei pendii naturali e delle scarpate, i criteri generali e le prescrizioni per la progettazione, l’esecuzione e il collaudo delle opere di sostegno delle terre e delle opere di fondazione); 41 Capitolo 2 42 D.M. 17.10.1988 (Proroga del termine di entrata in vigore delle norme tecniche per la progettazione, esecuzione e collaudo delle costruzioni prefabbricate); D.M. 2.5.1989 (Proroga del termine di entrata in vigore delle norme tecniche per la progettazione, esecuzione e collaudo delle costruzioni prefabbricate); D.M. 14.2.1992 (Norme tecniche per l’esecuzione delle opere in cemento armato normale e precompresso e per le strutture metalliche); C.M. LL.PP. 18.2.1966 n° 1905 (Legge 5 novembre 1964 n° 1224, Criteri da seguire nel collaudo delle costruzioni con strutture prefabbricate in c.a. in zone sismiche ed ulteriori istruzioni in merito alle medesime); C.M. LL.PP. 12.9.1967 n° 6090 (Istruzioni sulle costruzioni realizzate con i sistemi di prefabbricazione); C.M. LL.PP. 6.11.1967 n° 3797 (Istruzioni per il progetto, esecuzione e collaudo delle fondazioni); C.M. LL.PP. 11.8.1969 n° 6090 (Norme per la progettazione, il calcolo l’esecuzione e il collaudo di costruzioni con strutture prefabbricate in zone sismiche e asismiche); C.M. LL.PP. 20.8.1970 n° 7284 (Chiarimenti in merito allo studio delle fondazioni); C.M. LL.PP. 14.2.1974 n° 11951 (Applicazione delle norme sul cemento armato); C.M. LL.PP. 25.1.1975 n° 13229 (L’impiego di materiali con elevate caratteristiche di resistenza per il cemento armato normale e precompresso); C.M. LL.PP. 9.1.1980 n° 20049 (Legge 5 novembre 1971 n° 1086, Istruzioni relative ai controlli sul conglomerato cementizio adoperato per le strutture in cemento armato); C.M. LL.PP. 30.7.1981 n° 21745 (Legge 14 maggio 1981 n° 219 – art.10, Istruzioni relative alla normativa tecnica per la riparazione e il rafforzamento degli edifici in muratura danneggiati dal sisma); C.M. LL.PP. 2.11.1981 n° 895 (Interpretazione autentica dell’art. 30 della Legge 2.2.1974 n° 6, relativo a disposizioni transitorie per le costruzioni in corso nelle zone di nuova classificazione sismica); C.M. LL.PP. 12.12.1981 n° 22120 (Istruzioni relative alla normativa tecnica per la riparazione e il rafforzamento degli edifici in c.a. e a struttura metallica danneggiati dal sisma); C.M. LL.PP. 24.5.1982 n° 22631 (Istruzioni relative ai carichi, sovraccarichi ed ai criteri generali per la verifica di sicurezza delle costruzioni); C.M. LL.PP. 19.7.1986 n° 27690 (D.M. 24.1.1986, Istruzioni relative alla normativa tecnica per le costruzioni in zona sismica); C.M. LL.PP. 31.10.1986 n°27996 (Legge 5 novembre 1971, Istruzioni relative alle norme tecniche per l’esecuzione delle opere in c.a. normale e precompresso e per le strutture metalliche di cui al decreto ministeriale 27 luglio 1985); C.M. LL.PP. 1.9.1987 n° 29010 (Legge 5 novembre 1971 n° 1086 – D.M. 27.7.1985, Controllo dei materiali in genere e degli acciai per cemento armato in particolare); PARETI IN CALCESTRUZZO: REQUISITI E PRESTAZIONI C.M. LL.PP. 24.9.1988 n° 30483 (Riferimento Legge 2.2.1974 n° 64 art. 1 e D.M. 11.3.1988, Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche. Istruzioni per l’applicazione); C.M. LL.PP. n° 4.1.1989 n° 30787 (Istruzioni in merito alle norme tecniche per la progettazione, esecuzione e collaudo degli edifici in muratura e per il consolidamento); C.M. LL.PP. 16.3.1989 n° 31104 (Istruzioni in merito alle norme tecniche per la progettazione, l’esecuzione e il collaudo di costruzioni prefabbricate); C.M. LL.PP. 20.7.1989 n°1603 (Legge 5 novembre 1971 n° 1086 art. 20, Autorizzazione ai laboratori per prove sui materiali); UNI 9124/1; UNI 9124/2; UNI 9124/3; CNR UNI 10011; CNR UNI 10016; CNR UNI 10020; CNR UNI 10022; CNR B.U. 46; CNR B.U. 57; CNR B.U. 84; CNR B.U. 85; CNR B.U. 89; CNR B.U. 107; CNR B.U. 117; CNR B.U. 118; Commissione Comunità Europea Eurocodice 2,3,4,5,6,7,8,9 (Direttive comuni sull’armonizzazione delle leggi, dei regolamenti e delle disposizioni amministrative). 2.3.2 Prove di laboratorio. Nei casi richiesti dalle leggi e normative vigenti, i materiali da impiegare per la realizzazione degli elementi strutturali devono essere sottoposti alle prove di laboratorio secondo le metodiche previste dalle leggi e normative stesse. 2.3.3 Verifiche su progetto. Sono da effettuare le verifiche prescritte dalle leggi e normative vigenti, seguendo le metodologie che esse prescrivono. 2.3.4 Verifiche in opera. Sono da effettuare le verifiche prescritte dalle leggi e normative vigenti, seguendo le metodologie che esse prescrivono. 2.4 Resistenza al vento. Le strutture di elevazione devono essere idonee a resistere all’azione del vento in modo da assicurare durata e funzionalità nel tempo senza pregiudicare la sicurezza degli utenti. L’azione del vento da considerare è quella prevista dal D.M. 12.2.1982, dalla C.M. 24.5.1982 n°22631 e dalla norma CNR B.U. 117 (che dividono convenzionalmente il 43 Capitolo 2 territorio italiano in quattro zone), tenendo conto dell’altezza dell’edificio e della sua forma. Per le specifiche di prestazione degli elementi tecnici delle strutture si rimanda comunque alle prescrizioni delle leggi e normative vigenti nel campo della stabilità in quanto esse sono del tutto esaustive. 2.4.1 Riferimenti normativi. D.M. 12.2.1982 (Aggiornamento delle norme tecniche relative a “Criteri generali per la verifica della sicurezza delle costruzioni e dei carichi e sovraccarichi); C.M. LL.PP. 24.5.1985 n° 22631 (Istruzioni relative ai carichi, sovraccarichi e ai criteri generali per la verifica di sicurezza delle costruzioni); CNR B.U. 117. 2.4.2 Prove di laboratorio. Nei casi richiesti dalle leggi e normative vigenti, i materiali da impiegare per la realizzazione degli elementi strutturali devono essere sottoposti alle prove di laboratorio secondo le metodiche previste dalle leggi e normative stesse. 2.4.3 Verifiche su progetto. Sono da effettuare le verifiche prescritte dalle leggi e normative vigenti, seguendo le metodologie che esse prescrivono. 2.4.4 Verifiche in opera. Sono da effettuare le verifiche prescritte dalle leggi e normative vigenti, seguendo le metodologie che esse prescrivono. 2.5 Resistenza alle dispersioni elettriche. Le parti metalliche delle strutture di fondazione, elevazione e contenimento (ferri del cemento armato, pilastri, travi portanti, etc.) devono essere connesse elettricamente tra di loro5 e collegate con l’impianto di terra dell’edificio6 secondo le modalità di progetto e le prescrizioni delle norme CEI in modo che tutte le parti metalliche da proteggere si trovino praticamente allo stesso potenziale elettrico del terreno. 5 I ferri di armatura di una struttura in cemento armato sono elettricamente continui quando soddisfano ad una delle seguenti condizioni: • sono saldati o connessi mediante morsetti e manicotti; • la loro resistenza, fra due punti qualunque della struttura stessa tra i quali è richiesta la continuità, non è superiore a 0,1 Ω. La sovrapposizione dei ferri di armatura e la loro legatura a regola d’arte permette nella maggior parte dei casi di realizzare la continuità elettrica. 6 Un impianto di terra si compone essenzialmente dei seguenti elementi: • dispersori (corde, piattine, o paletti affondati direttamente nel terreno ed in intimo contatto con esso); • attacchi ai dispersori; • collegamenti delle parti metalliche da proteggere tra di loro; Le parti metalliche delle strutture dell’edificio (ferri del cemento armato, pilastri, travi, etc.) anche se opportunamente collegati tra di loro, non possono sostituire i dispersori dell’impianto di terra. 44 PARETI IN CALCESTRUZZO: REQUISITI E PRESTAZIONI 2.5.1 Riferimenti normativi. D.P.R. 27.4.1955 n° 547 (Prevenzione infortuni sul lavoro); Legge 1.3.1968 n° 186 (Disposizioni concernenti la produzione di materiali, apparecchiature, macchinari, installazioni e impianti elettrici ed elettronici); CEI 11-1; CEI 11-8; CEI 11-11; CEI 64-8; CEI 81-1; CEI S. 423. 2.5.2 Verifiche in opera. Si possono controllare i collegamenti con l’impianto di terra dell’edificio procedendo con un esame a vista dei collegamenti stessi nonché a successive misure di resistenza di terra, eseguite secondo le norme CEI vigenti, per verificare il rispetto di quanto previsto da tali norme. 2.6 Resistenza agli agenti aggressivi chimici. Sotto l’azione degli agenti chimici presenti nell’ambiente di esercizio (solfati, anidride carbonica, acque di rifiuto urbane o a bassa durezza, etc.) le strutture di fondazione, elevazione e contenimento devono conservare nel tempo, entro limiti accettabili per le esigenze di esercizio, i valori delle proprie caratteristiche funzionali. In particolare: • per la realizzazione di opere in calcestruzzo armato (normale o precompresso) in ambiente solfatico7, devono essere evitate sezioni con dimensioni lineari minori di 15 cm e copriferri minori di 4 cm. È inoltre opportuno, in presenza di qualsiasi tipo di fessurazione, che i manufatti siano protetti secondo quanto previsto dalle norme tecniche vigenti; • nelle opere e manufatti di calcestruzzo o muratura armata, la percentuale di ione di cloro, rispetto alla massa di cemento, dovuta ai diversi componenti dell’impasto deve mantenersi inferiore ai limiti sotto indicati: Tabella 2.IIVI: Percentuali ammissibili dello ione cloro nei manufatti di calcestruzzo. Tipo di manufatto e/o condizione di esposizione. calcestruzzo armato in ambiente asciutto calcestruzzo armato in ambiente umido calcestruzzo precompresso a cavi scorrevoli calcestruzzo precompresso a fili aderenti 7 Ione cloro ammesso % 1.0 0.4 0.2 0.1 La norma UNI 8981/2 propone la classificazione del grado di aggressività di un ambiente solfatico. 45 Capitolo 2 • nelle opere e manufatti di calcestruzzo o muratura armata, lo spessore minimo del copriferro di qualsiasi armatura non deve essere inferiore ai limiti sotto indicati: Tabella 2.III: Spessori del copriferro. Esposizione8 normale moderatamente aggressiva molto aggressiva Spessore minimo del copriferro9 [mm] 15 25 35 • per migliorare la resistenza all’attacco dei solfati ed alla corrosione delle armature, per la realizzazione di opere e manufatti di calcestruzzo o muratura armata dovranno essere impiegati calcestruzzi di elevata impermeabilità e compattezza, rispondenti a quanto previsto dalle norme UNI e CNR sotto citate, aventi un rapporto acqua/cemento possibilmente non superiore a 0,5; • nel caso di muratura armata, il giunto orizzontale deve avere uno spessore pari almeno a due volte il diametro della staffatura orizzontale e la distanza tra una barra e la muratura non deve essere minore di 6 cm; • gli eventuali rivestimenti superficiali ed i prodotti vernicianti in genere, impiegati per la protezione e/o la finitura delle strutture di fondazione, elevazione e contenimento, devono essere chimicamente compatibili con il supporto su cui vengono applicati in modo da non causare alcun degrado. Specifici livelli di accettabilità possono essere definiti anche facendo riferimento a quanto previsto dalle norme sottocitate relative all’accettazione ed alla composizione dei diversi tipi di prodotto. 2.6.1 Riferimenti normativi. UNI 5687; UNI 7163; UNI 7699; UNI 7928; UNI 8019; UNI 8403; UNI 8744; UNI 8784; UNI 8903; UNI 8981/1; UNI 8981/2; UNI 8981/3; UNI 8981/5; UNI 8981/7; UNI 9156; 8 La norma UNI 8981/5 fornisce la classificazione delle condizioni di esposizione. 9 La norma UNI 8981/5 fornisce le correzioni allo spessore del copriferro. 46 PARETI IN CALCESTRUZZO: REQUISITI E PRESTAZIONI UNI FA 262; UNI 9388; UNI 9398; UNI 9399; UNI FA 262; CNR B.U. 89. 2.6.2 Prove di laboratorio. Specifiche prove di laboratorio sono previste in funzione del tipo di prodotto impiegato, facendo riferimento alle metodologie riportate dalle norme sopra citate. In particolare la valutazione del grado di compattezza ed impermeabilità del calcestruzzo può essere eseguita mediante la misura dell’assorbimento dell’acqua alla pressione atmosferica, secondo la norma UNI 7699, e la permeabilità all’ione solfato, secondo la norma UNI 801910. 2.7 Resistenza al gelo. Sotto l’azione di gelo e disgelo le strutture di fondazione, elevazione e contenimento devono conservare nel tempo, entro limiti accettabili per le esigenze di esercizio, i valori delle proprie caratteristiche funzionali. In particolare per la realizzazione di opere e manufatti di calcestruzzo è opportuno: • impiegare calcestruzzi di elevata impermeabilità e compattezza, rispondenti a quanto previsto dalle norme UNI e CNR sotto citate, aventi un rapporto acqua/cemento non superiore a 0,4÷0,5; • utilizzare aggregati non gelivi, secondo le prescrizioni delle norme UNI 8520/2; • qualora l’azione del gelo e disgelo sia molto severa, è consigliabile introdurre dell’aria nel calcestruzzo (sotto forma di microbolle) nelle seguenti percentuali: Tabella 2.IV: Percentuale di aria da introdurre nel CLS in condizioni severe. diametro massimo dell’aggregato [mm] 8 16 32 63 percentuale d’aria presente % attacco severo attacco moderato 8,0 6,5 6,0 4,5 6,5 5,5 5,0 3,5 Per i laterizi e le pietre naturali destinati a rimanere faccia a vista, è opportuno impiegare elementi che presentino un “rischio di gelività” di grado basso, secondo quanto previsto dalle norme UNI 8942/1, 8942/2 e 8942/3. 10 Si può ritenere poco assorbente un calcestruzzo che presenta una percentuale di acqua di saturazione inferiore al 12% in volume e poco penetrabile allo ione solfato un calcestruzzo che, nelle condizioni del campione, presenta una penetrazione del suddetto ione non maggiore di 70 mm dopo 48 ore di contatto. 47 Capitolo 2 Più specificatamente tali laterizi devono presentare un diametro critico Ø (maggiore dei diametri che cumulativamente costituiscono il 90% della porosità aperta del campione) conforme con quanto indicato di seguito (prove di gelività con porosimetro). Tabella VII: Valutazione del prodotto laterizio. Diametro critico [µm] Ø≥1,8 0,5<Ø<1,8 Ø≤0,5 Valutazione sul prodotto accettato Da sottoporre a Ciclo supplementare Di gelo e disgelo rifiutato 2.7.1 Riferimenti normativi. UNI 6395; UNI 7087; UNI 7103; UNI 7109; UNI 7549/10; UNI 8458; UNI 8520/2; UNI 8942/1; UNI 8942/2; UNI 8942/3; UNI 8981/1; UNI 8981/4; CNR B.U. 89. 2.7.2 Prove di laboratorio. Specifiche prove di laboratorio sono previste in relazione al tipo di materiale impiegato, facendo riferimento alle metodologie riportate dalle norme sopra citate. In particolare la resistenza al gelo di un calcestruzzo può essere determinata, secondo le norme UNI 7087, sottoponendo un provino a cicli alternati di gelo in aria e disgelo in acqua e rilevando alla fine le variazioni del modulo elastico, della lunghezza e della massa. La resistenza al gelo di un laterizio può essere determinata constatando che, dopo aver sottoposto un campione del prodotto ad almeno 25 cicli di gelo – disgelo (-15°C ÷ + 15°C), la sua resistenza a compressione non scende sotto l’80% del valore iniziale. Si può inoltre sottoporre il campione di laterizio alla determinazione della distribuzione percentuale del diametro dei pori aperti in modo da individuare il diametro critico e accettarne la non gelività. 2.8 Stabilità chimico reattiva. Le strutture di fondazione, elevazione e contenimento devono essere realizzate con materiali e protette con finiture superficiali che mantengano invariate nel tempo le 48 PARETI IN CALCESTRUZZO: REQUISITI E PRESTAZIONI proprie caratteristiche chimico – fisiche, tenendo conto delle interazioni più o meno lente che possono svilupparsi tra i diversi componenti a contatto, anche in connessione all’azione dell’acqua. Non devono perciò essere impiegati materiali che presentino incompatibilità chimico – fisica fra loro o che possano dare luogo a fenomeni di corrosioni elettrolitiche. In particolare è necessario proteggere le armature metalliche delle opere e manufatti di calcestruzzo e muratura armata dalla corrosione dovuta a fenomeni di carbonatazione o all’azione di ioni cloruro11. Per tale motivo è opportuno che: • La percentuale di ione cloruro, rispetto alla massa del cemento o della malta cementizia, dovuta ai diversi componenti dell’impasto, si mantenga inferiore ai limiti sotto riportati: Tabella VIIII: percentuali ammissibili dello ione cloro nei manufatti di calcestruzzo. Tipo di manufatto e/o condizione di esposizione. calcestruzzo armato in ambiente asciutto calcestruzzo armato in ambiente umido calcestruzzo precompresso a cavi scorrevoli calcestruzzo precompresso a fili aderenti • Ione cloro ammesso % 1.0 0.4 0.2 0.1 Lo spessore minimo del copriferro di qualsiasi armatura non deve esser inferiore ai limiti sotto indicati: Tabella 2.VII: Spessori del copriferro. Esposizione normale moderatamente aggressiva molto aggressiva • Spessore minimo del copriferro [mm] 15 25 35 Siano impiegati calcestruzzi di elevata impermeabilità e compattezza, rispondenti a quanto previsto dalle norme UNI e CNR sotto citate, aventi un rapporto acqua/cemento possibilmente non superiore a 0,5. 2.8.1 Riferimenti normativi. UNI 7163; UNI 7928; UNI 8754; UNI 8981/1; 11 L’anidride carbonica presente nell’aria tende ad abbassare il pH della pasta cementizia (carbonatazione) con conseguente formazione di film passivante di ossido di ferro poco compatto sui ferri di armatura. Invece la presenza di ioni cloruro rende il suddetto film non più passivante nemmeno ai normali valori pH della pasta cementizia. 49 Capitolo 2 UNI 8981/5; CNR B.U. 89. 2.8.2 Verifiche in opera. Si può controllare che i materiali di finitura non siano in contatto con prodotti fisicamente e chimicamente incompatibili; si può inoltre determinare il potenziale dei ferri di armatura del calcestruzzo o della muratura, seguendo la metodologia prevista dalla norma UNI 9535. 50 PARETI IN CALCESTRUZZO: TIPOLOGIE E TECNOLOGIE Capitolo 3: PARETI IN CALCESTRUZZO: TIPOLOGIE E TECNOLOGIE 3.1 Il calcestruzzo. II calcestruzzo è un conglomerato ottenuto dalla miscelazione di tre componenti fondamentali: cemento, acqua, inerti o aggregati. Gli inerti sono elementi che non reagiscono con gli altri materiali presenti nell'impasto. Ogni componente, in funzione della propria natura e dei rapporti quantitativi rispetto agli altri, determina le caratteristiche finali del calcestruzzo e del suo comportamento nel tempo. Gli aggregati, che costituiscono lo scheletro rigido del calcestruzzo, occupano dal 60 all'80 del volume e, per il calcestruzzo ordinario, sono di origine naturale. Nel calcestruzzo i costituenti fondamentali debbono essere miscelati in modo che gli inerti risultino avvolti dalla pasta di cemento e non rimangano vuoti tra di essi. La granulometria deve essere ben assortita, in modo tale che gli elementi di dimensione inferiore colmino i vuoti lasciati dai grani di maggiore dimensione. Il cemento costituisce il legante; le norme italiane prevedono l'impiego di cementi normali, cementi ad alta resistenza, cementi alluminosi, cementi per sbarramenti di ritenuta. L'acqua idrata il cemento e conferisce al calcestruzzo fresco lavorabilità e plasticità, favorendo la coesione del conglomerato. I requisiti richiesti all'acqua impiegata per impastare sono: la limpidezza; la bassa concentrazione di sali, soprattutto di quelli solfatici; la mancanza di impurità. Gli inerti naturali devono avere granulometria adeguatamente assortita, affinché tra essi non vi siano vuoti; gli inerti sono costituita da: • sabbie provenienti da depositi alluvionali o estratte da cave; hanno una composizione prevalentemente silicea e granuli di dimensione compresa tra 3 e 7 millimetri, a spigoli vivi o arrotondati; • ghiaia estratta da letti di fiume o da cave; è formata da elementi di pezzatura assortita, compresa tra 7 e 30 millimetri, non gelivi e privi di impurità e di parti friabili o terrose; • pietrisco, impiegato a volte al posto della ghiaia, rispetto alla quale ha una pezzatura più grossa, compresa tra 30 e 70 millimetri; deve provenire dalla frantumazione di rocce compatte non gessose o pulverulente ne gelive. Tabella 3.I: Composizione media del calcestruzzo. Cemento Acqua totale Aggregati asciutti Porosità (dopo costipamento) Totale Peso [kg/m3] 300 180 1820 Peso [kg/dm3] 3.00 1.00 2.60 Volumi assoluti [dm3/kg/m3] 100 180 700 - - 20 2300 - 1000 51 Capitolo 3 I requisiti più importanti richiesti agli inerti affinché siano adatti ad essere impiegati nella produzione di calcestruzzo sono: • resistenza meccanica compresa tra i 500-1.000 kg/cm2; • bassa porosità; • resistenza all'abrasione; • a forma geometrica regolare. La norma UNI 8520 suddivide gli aggregati in base alla loro qualità, testata mediante una serie di prove che la norma stessa indica, in tre diverse categorie: • aggregati consigliati per calcestruzzi con resistenza caratteristica Rbk 30 N/mm2, o esposti all'azione di acque aggressive; • aggregati consigliati per calcestruzzi con resistenza caratteristica Rbk 30 N/mm2; • aggregati consigliati per calcestruzzi con resistenza caratteristica Rbk 15 N/mm2. 3.1.1 Caratteristiche e requisiti. I requisiti fondamentali del calcestruzzo, dipendenti dai dosaggi dei componenti, sono la lavorabilità dell'impasto e la resistenza ad indurimento avvenuto. La lavorabilità o consistenza è definita come la resistenza di un impasto a cambiare forma; è funzione della quantità totale d'acqua dell'impasto e di conseguenza influisce sulla resistenza meccanica finale. La lavorabilità è misurabile mediante la prova del cono di Abrams. Figura 3.1: Il cono di Abrams. 52 PARETI IN CALCESTRUZZO: TIPOLOGIE E TECNOLOGIE Questo apparecchio è costituito da uno stampo realizzato in lamiera di spessore minimo pari a mm 1,7, foggiato a tronco di cono, avente altezza di mm 305, base maggiore di diametro pari a mm 200 e base minore di diametro pari a mm 100. Le basi devono essere tra loro parallele ed ortogonali all'asse del cono. Lo stampo deve essere inoltre provvisto di due staffe di base e di due maniglie laterali. Il pestello è costituito da un tondino d'acciaio di diametro pari a mm16 e lunghezza di circa mm 600, con una estremità emisferica. A seguito di tale prova l'impasto è definito: • asciutto, per abbassamenti dell'impasto compresi tra cm 0-5; • plastico per abbassamenti compresi tra cm 5-10; • fluido per abbassamenti superiori ai cm 10. Il tipo di lavorabilità richiesta ad un impasto varia in funzione delle condizioni di posa. La resistenza determina le proprietà meccaniche del prodotto indurito. Gli aggregati hanno in genere resistenza maggiore rispetto all'impasto legante e sarà proprio quest'ultimo, l'elemento più debole, a determinare la resistenza. A sua volta la resistenza della pasta legante dipende: • dal rapporto acqua/cemento; • dalle caratteristiche geometriche degli inerti; • dalle modalità di mescolamento, messa in opera e compattazione. Un rapporto acqua/cemento piuttosto alto rende più fluido l'impasto, facilitando la messa in opera, ma influisce negativamente sia sul ritiro, causando fessurazioni, che sulle resistenze meccaniche. L'acqua, evaporando, lascia nella pasta una rete di pori che comporta una conseguente diminuzione di resistenza. Il rapporto acqua/cemento viene preso come parametro di riferimento per la resistenza del calcestruzzo. Un impasto con inerti di grandi dimensioni è caratterizzato da una maggiore resistenza rispetto a un impasto formato da aggregati più piccoli; un calcestruzzo con pietrisco presenta proprietà meccaniche migliori rispetto a un calcestruzzo contenente elementi lapidei a spigoli arrotondati. Un cattivo mescolamento può comportare una disomogenea distribuzione degli aggregati di diversa granulometria, mentre una compattazione effettuata in maniera inadeguata può comportare la formazione di piccole bolle d'aria che rendono poroso il calcestruzzo, con conseguente riduzione della resistenza meccanica ed aumento della permeabilità del conglomerato. Un calcestruzzo dosato, miscelato, messo in opera a regola d'arte possiede, oltre che buone resistenze meccaniche, un'elevata durabilità. Il deterioramento di un calcestruzzo può essere determinato dall'impiego di materie prime di scarsa qualità, dall'azione di agenti esterni e dall'aggressione chimica. Nel calcestruzzo cementizio armato il deterioramento del calcestruzzo può essere determinato anche dall'instaurarsi di fenomeni ossidativi delle armature. 3.1.2 Additivi. Sono utilizzati al fine di migliorare le prestazioni del calcestruzzo. Gli additivi possono essere classificati in: • agenti acceleranti: vanno aggiunti al cemento in basse percentuali (1-2%), per consentire un rapido raggiungimento delle resistenze meccaniche 53 Capitolo 3 • • • • accelerando la presa e l'indurimento; a questo scopo si usano il carbonato sodico, il silicato sodico, il cloruro di calcio, il cemento alluminoso; agenti ritardanti: si impiegano per rallentare la presa e l'indurimento; rallentano inoltre le reazioni di idratazione dei costituenti il cemento e lo sviluppo delle resistenze meccaniche. L'effetto degli agenti ritardanti scompare alle lunghe stagionature. Tra le sostanze utilizzate a tal scopo vi sono il gesso, alcuni sali di calcio, lo zucchero; agenti plastificanti: consentono l'aumento della lavorabilità evitando un aumento del rapporto acqua/cemento. L'additivo facilita le operazioni di messa in opera di calcestruzzo che non richiede operazioni di compattazione dei getti. Gli additivi plastificanti si suddividono in agenti fluidificanti, quando consentono un aumento di lavorabilità del 5%, e superfluidificanti, quando l'aumento di lavorabilità è compreso tra il 20 e il 40%. Tra le sostanze impiegate si usano il lignisolfonato di calcio, l'allumina, la bentonite e la farina fossile; additivi areanti: sono aggiunti al calcestruzzo per migliorare la resistenza dei getti induriti al gelo. Il miglioramento della resistenza all'azione dei cicli gelo/disgelo avviene con la formazione di microbolle d'aria omogeneamente disperse. Si usano i sali sodici di idrocarburi solfonati, i saponi sodici di acidi grassi; agenti impermeabilizzanti: sono prodotti idrorepellenti che aggiunti alla miscela di partenza diminuiscono la permeabilità del calcestruzzo. La loro azione è modesta e tende a diminuire d'efficacia con il procedere dei fenomeni d'indurimento. Si usano i saponi, derivati di acidi grassi, gli olii minerali, emulsioni cerose o bituminose. Tabella 3.IX: Quadro riassuntivo dell’influenza degli additivi nel conglomerato cementizio. Tipo Azione Impieghi Acceleratori di presa ed indurimento. Aumentano le resistenze iniziali del calcestruzzo o abbreviano il suo tempo di indurimento, oppure producono entrambi gli effetti. Agiscono sulla presa e l’indurimento delle malte dei calcestruzzi. Lavori idraulici in genere; lavori eseguibili in tempi ristretti; prefabbricati; lavori invernali. Ritardatori di presa ed indurimento. Plastificanti. Migliorano le caratteristiche del calcestruzzo fresco e in particolare la lavorabilità, la coesione, l’omogeneità. Fluidificanti. Accrescono la plasmabilità del calcestruzzo senza acqua supplementare. Introduttori d’aria. Accrescono la plasticità e la coesione delle miscele fresche; migliorano la resistenza al gelo del calcestruzzo fresco. 54 Lavori in climi molto caldi; lavori che richiedono molto tempo; per facilitare le riprese dei getti. Nel caso di trasporto del calcestruzzo per gravità, per iniezione, per pompaggio; nel caso di getti sotto l’acqua; nel calcestruzzo magro per manufatti. Nei casi in cui si voglia facilitare la posa in opera del calcestruzzo e accrescere le sue qualità meccaniche. Lavori nei quali il calcestruzzo è sottoposto a temperature molto rigide; nei calcestruzzi ottenuti con aggregati leggeri. PARETI IN CALCESTRUZZO: TIPOLOGIE E TECNOLOGIE Generatori di gas e schiumogeni. Riducono il peso specifico delle miscele per effetto di introduzione di aria o di gas. Idrofughi. Migliorano l’impermeabilità all’acqua dei calcestruzzi e li proteggono dall’umidità. Per la fabbricazione di calcestruzzi leggeri, detti cellulari. Intonaci esterni; murature di fondazione; lavori in mare; coperture di edifici; serbatoi e recipienti vari. Riparazione di opere in calcestruzzo; riprese di getto; applicazione di colori e stucchi; rifinitura di superfici in calcestruzzo. Adesivi. Aumentano l’adesività tra due calcestruzzi di età differente. Dilatanti. Aumentano, gonfiandosi, il volume delle malte e dei calcestruzzi, compensando in tutto o in parte il ritiro. Modificano il colore naturale del Lavori nei quali il calcestruzzo calcestruzzo. ha anche funzione estetica. Coloranti Altri prodotti Prodotti di copertura. Induritori di superficie. Prodotti per il disarmo. Proteggono il calcestruzzo durante il primo periodo di maturazione. Aumentano la resistenza all’usura delle superfici in calcestruzzo ed impediscono la formazione di polvere. Diminuiscono l’aderenza tra calcestruzzo e cassaforma. Lavori con grandi superfici esposte; pavimentazioni stradali. Pavimentazioni, piazzali, piste per industrie; pavimentazioni di halls e garages; Rampe di accesso. Soprattutto quando si ricerca una perfetta finitura delle superfici dei getti. 3.2 Murature gettate in opera. La muratura in calcestruzzo può essere realizzata con porzioni di muro eseguite in opera, ovvero assemblando in cantiere pannelli realizzati in officina o in cantiere. La realizzazione in opera è utilizzata per muri con caratteristiche portanti, per la costruzione di muri di sostegno di terre o muri perimetrali di locali interrati. Il getto di calcestruzzo, opportunamente armato, viene eseguito all'interno di una cassaforma. Le casseforme sono realizzate in materiali diversi: • legno; • legno e metallo; • metallo; • materiali sintetici. La cassaforma può rimanere inglobata nel getto, conferendo al manufatto particolari caratteristiche di isolamento, ovvero essere rimossa quando il calcestruzzo ha terminato il ciclo di indurimento e presa, ed eventualmente riutilizzata. Sono utilizzati anche elementi già predisposti e pezzi speciali per completare la cassaforma. Il calcestruzzo è in grado di assumere le geometrie più articolate; viene gettato per strati successivi e costipato. Esistono peraltro sistemi che non prevedono l'uso di casseforme, con cui possono essere realizzate pareti continue e/o pannelli. In questi sistemi la malta di calcestruzzo viene spruzzata su pacchetti di materiale isolante rigido, con la necessaria armatura predisposta ai bordi. Ne deriva un elemento multistrato costituito da un'anima di isolante di spessore variabile, da due armature 55 Capitolo 3 simmetriche disposte sulle due facce, collegate tra loro e coperte da 2-3 cm di calcestruzzo. Per muri che abbiano una lunghezza considerevole è necessario, per evitare fessurazioni, prevedere la presenza di giunti di dilatazione posti al massimo ogni 20 metri e larghi circa mm 0,4. Figura 3.2: Casseforme a perdere. 3.3 Pannelli in calcestruzzo. II pannello è definito tale quando le dimensioni di larghezza ed altezza, nei diversi formati, sono prevalenti sullo spessore. I pannelli di calcestruzzo possono essere prefabbricati o parzialmente prefabbricati e completati in opera. I pannelli sono prodotti su tavoli orizzontali ribaltabili. Possono essere prodotti in officina o a piè d'opera. Quelli prodotti in officina hanno le dimensioni ed il peso condizionati dalle possibilità di trasporto, di sollevamento, di sformatura, stoccaggio e montaggio in opera. La dimensione massima, in particolare, è ulteriormente condizionata dalla legislazione nazionale per il trasporto di oggetti. Il pannello può contemporaneamente assolvere la a funzione di chiusura verticale e la funzione strutturale. Per quanto riguarda le chiusure verticali, il componente pannello è prodotto senza uso di particolari tecnologie; la produzione seriale in officina ne garantisce le prestazioni e la qualità; il montaggio ha tempi molto ridotti; non necessita di particolari operazioni di manutenzione; offre molte possibilità di finitura inserite nel ciclo di officina o in fasi successive. È necessario che il pannello risponda, sotto il profilo statico, sia alle condizioni di carico in fase di funzionamento, sia alle diverse sollecitazioni cui è sottoposto durante il trasporto e montaggio. Il pannello ha normalmente un'armatura necessaria alla solidità dell'elemento e ferri aggiuntivi che fuoriescono dal suo perimetro, per consentirne l'ancoraggio ai pannelli limitrofi o alla struttura. 56 PARETI IN CALCESTRUZZO: TIPOLOGIE E TECNOLOGIE Una prima classificazione dei pannelli è fatta in base alle dimensioni. Si hanno pannelli: • a sviluppo orizzontale se la dimensione della larghezza è prevalente sulle altre due; • a sviluppo verticale se è l'altezza a prevalere sulle altre dimensioni. Si possono realizzare pannelli che chiudono più piani di un edificio. La produzione dei pannelli di facciata avviene in stampi fissi o universali: i primi producono un solo tipo di pannello; i secondi, con opportune attrezzature e leggere modifiche sono in grado di produrre pannelli di diverse tipologie. In relazione alla forma, il pannello può essere: • chiuso: quando i vani per i serramenti sono ricavati all'interno della superficie del pannello; • pieno: quando il pannello non presenta aperture; • aperto: quando il pannello ha una geometria tale che le aperture sono ricavate dalla posa di elementi contigui. In relazione alla composizione il pannello può essere di due tipi: • monostrato: realizzato in calcestruzzo alveolato o con inerti leggeri (1.0001.200 kg/m3); • multistrato o misto: realizzato con calcestruzzo ordinario, con interposto uno strato di materiale isolante o camera d'aria. Gli strati costituenti il pannello possono essere posti in opera anche separatamente. Lo strato di calcestruzzo interno ha funzione portante e, generalmente, ha uno spessore non inferiore a cm 10; lo strato isolante, costituito da polistirolo espanso, poliuretano, lana di roccia, ha uno spessore compreso tra cm 3 e cm 5. Lo strato esterno del pannello, solidale con quello interno, ha uno spessore non inferiore a cm 6. I due strati esterni sono collegati tra loro mediante vincoli che consentono deformazioni differenziali. Il pannello è di tipo misto quando è composto da materiali diversi; a questa categoria appartengono ad esempio i pannelli costituiti da laterizi e calcestruzzo. 3.3.1 Il coordinamento dimensionale. Nell'ambito dell'industrializzazione edilizia, uno strumento di controllo e coordinamento delle varie fasi del processo costruttivo è rappresentato dalla modulante dei componenti edilizi utilizzabili. Le caratteristiche dimensionali del componente sono basate convenzionalmente su una unità di misura, il modulo base. La normativa UNI (UNI 7862,7863,7865), per quanto riguarda la progettazione integrata, fornisce indicazioni sia in relazione alla terminologia che al coordinamento delle dimensioni dell'elemento industrializzato. Il coordinamento dimensionale modulare (CDM) è un modello di organizzazione che prefigura le modalità di combinazione dei componenti edilizi e deternina, nella fase della produzione in serie, i limiti di errore controllabili. Per convenzione internazionale il modulo base M corrisponde al valore di 10 cm, ulteriormente frazionabile secondo le esigenze di progetto sino ad un minimo di 1/4M. 57 Capitolo 3 Figura 3.3: Pannelli in calcestruzzo e sistema di giunti. 58 PARETI IN CALCESTRUZZO: TIPOLOGIE E TECNOLOGIE Il CDM prevede tre valori di riferimento che assicurano la combinabilità geometrica dei vari elementi costruttivi: • la dimensione modulare Dm; • la dimensione nominale Dn, data dalla dimensione modulare a cui viene sottratto lo spessore del giunto, Dn=Dm-g; • la dimensione effettiva De, in cui si tiene conto delle tolleranze di fabbricazione e quindi, De=Dn±t. Generalmente sono utilizzate maglie multimodulari di lato niM. In ogni processo progettuale in CDM, tutti i reticoli di progetto selezionati in funzione delle esigenze funzionali e tecnologiche dell'organismo e dei singoli componenti, sono sempre sovrapponibili al reticolo di base, di lato 1Mx1M. Ciò è garanzia della effettiva combinabilità dei componenti coordinati sulle serie normali multimodulari e delle conseguenti modalità che regolano le loro aggregazioni. Figura 3.4: Coordinamento dimensionale modulare. 3.3.2 La finitura esterna dei pannelli. La finitura esterna del pannello di calcestruzzo può essere determinata sia in fase di fabbricazione che in fase successiva, e cioè a disarmo avvenuto. Nella fase di produzione possono essere differenziati i colori dell'impasto, il disegno della superficie o può essere inserito un rivestimento realizzato con materiali diversi (ceramica, pietra, marmo, cortina di laterizio). Una precauzione indispensabile nei pannelli con rivestimento è quella di valutare la compatibilità dei materiali accostati, in termini di dilatazioni termiche o reazioni chimiche. Per quanto riguarda la colorazione degli impasti, oltre la differenza cromatica del tipo di cemento usato, è passibile aggiungere pigmenti organici o polvere di marmi 59 Capitolo 3 colorati nella confezione del calcestruzzo, o selezionare inerti di cromatismi particolari. La superficie del pannello può riprendere il disegno del materiale con cui è realizzata la cassaforma; matrici speciali possono essere fissate nel cassero secondo disegni preordinati. Nella fase successiva al disarmo è possibile intervenire per lasciare in vista gli inerti, attraverso un procedimento che prevede una presa ritardata del cemento ed il successivo trattamento meccanico o chimico, a cemento non ancora del tutto indurito. Le tecniche utilizzate sono la lavatura, la spazzolatura, la sabbiatura. L'asportazione dello strato superficiale può anche avvenire a calcestruzzo completamente indurito, tramite un getto di sabbia a forte pressione oppure asportando lo strato superficiale utilizzando attrezzi che consentono la levigatura, graffiatura, bocciardatura, scalpellinatura, martellinatura. La vista degli inerti può essere ottenuta anche in fase di produzione, posizionando questi secondo un disegno prestabilito, sopra un letto di sabbia che verrà asportato successivamente. Infine la superficie può essere pitturata, verniciata o finita ad intonaco plastico. 3.3.3 La posa in opera. I pannelli non portanti possono venire semplicemente appesi alla struttura senza gravare sul solaio; le strutture orizzontali infatti presentano un diverso coefficiente di elasticità rispetto ai pannelli. I giunti devono impedire possibili spostamenti rispetto ai solai o agli altri elementi, causati da eventuali fenomeni termici o pressioni laterali. Nel caso di pannelli parete che chiudono in altezza l'intera facciata, molto utilizzati nei capannoni industriali, si hanno solo giunti verticali, e l'ancoraggio dei pannelli avverrà lungo due linee: al livello delle fondazioni e al livello del cordolo di chiusura superiore; in particolare, per pannelli molto leggeri, essi saranno appesi all'orizzontamento e solo fissati al piede ad evitare fenomeni di instabilità alla pressoflessione. È vietato utilizzare bordi verticali per il passaggio di canalizzazioni, mentre l'utilizzo di quelli orizzontali deve avere un carattere eccezionale. Per la posa in opera, il pannello viene dapprima sollevato, poi posizionato e puntellato con aste a lunghezza regolabile, ancorate alla struttura. Dopo la verifica dell'allineamento con gli elementi orizzontali, i pannelli vengono solidarizzati tra loro. La solidarizzazione può avvenire con giunto a secco o con giunto bagnato. La giunzione deve permettere di assorbire eventuali tolleranze di lavorazione e garantire quei gradi di libertà previsti per il montaggio, cioè gli aggiustamenti lungo i tré assi cartesiani. Il giunto a secco è un sistema meccanico di fissaggio; avviene tra un elemento solidale con il pannello e un analogo elemento solidale al sistema. Dopo l'esatto posizionamento dell'elemento esso viene bloccato. Tra i giunti a secco sono da annoverarsi anche quelli con tasselli d'espansione con i quali, però, può risultare più complesso l'allineamento. Il giunto bagnato prevede la solidarizzazione delle parti di armatura del pannello, lasciate appositamente esterne, della chiusura orizzontale o della trave di bordo. La solidarizzazione è effettuata con saldatura e getto in opera. Un’altra operazione importante nel montaggio dei pannelli è quella dell’inserimento nei giunti degli indispensabili accessori previsti: barriere al vento e sigillature. 60 PARETI IN CALCESTRUZZO: TIPOLOGIE E TECNOLOGIE Figura 3.5: Fasi di montaggio di un pannello in calcestruzzo non portante. 61 Capitolo 3 3.4 Murature in blocchi. I tipi di calcestruzzo attualmente in produzione, a cui corrispondono diverse caratteristiche del materiale, si differenziano per il tipo di legante e di inerte. Un calcestruzzo più lavorabile si ottiene con l'aggiunta di resine artificiali; la resistenza a trazione si migliora aggiungendo fibre di nylon; l'aggiunta di scorie dure produce un calcestruzzo pesante e resistentissimo all'usura. In relazione alla natura degli inerti, il calcestruzzo utilizzato per la realizzazione dei blocchi può essere di tipo normale o, più spesso, di tipo alleggerito. Gli inerti utilizzati sono il polistirolo, l'argilla espansa, la pomice. I granuli di argilla espansa clinkerizzata a 1.200 °C sono identificati con il marchio LECA "Light Expanded Clay Aggregate". Possono ancora essere utilizzati i trucioli o cascami di legno, le fibre vegetali, il magnesio. Per il calcestruzzo alleggerito, definito dalla norma UNI 7548, le ricerche si sono orientate verso la scelta degli inerti più adatti, che comunque garantiscano al prodotto determinati requisiti: leggerezza del materiale e quindi facilità di messa in opera; resistenza meccanica; coibenza termica ed acustica. Per la realizzazione di murature in blocchi di calcestruzzo si seguono gli stessi criteri statici e un magistero analogo a quello impiegato per le murature in laterizio. Le norme USA (ACI 539-79) prescrivono per murature realizzate in laterizio o in blocchi di calcestruzzo le stesse regole di messa in opera. In particolare, è prescritta la presenza di giunti: • in corrispondenza di variazioni di altezza o di spessore di muro; • in corrispondenza dell'accoppiamento con materiali di natura diversa (ferro, cemento armato); • nei sottofinestra, da una parte per finestre piccole fino a m 1,75, da ambo le parti per luci superiori; • nei muri lunghi senza interruzioni, ogni 5-6 metri, tenendo conto che le aperture di vani porta sono da considerare come giunti naturali. Per quanto riguarda il dimensionamento statico delle murature portanti realizzate con blocchi di argilla espansa o aggregati di tipo leggero, la legislazione italiana ha emanato il D.M. 20 novembre 1987, Norme tecniche per la progettazione, esecuzione, collaudo degli edifici in muratura e per il loro consolidamento, in cui si fa riferimento al calcestruzzo alleggerito. Per la muratura armata vige la legge 2 febbraio 1974, n. 64. A corredo delle norme di legge, sono state redatte dall'ANPAE (Associazione Nazionale Produttori Argille Espanse), in seguito a lunghe sperimentazioni su diversi tipi di calcestruzzo di argilla espansa condotte dal Politecnico di Torino, le Raccomandazioni per la progettazione di edifici a muratura portante in blocchi di argilla espansa, applicabili alle costruzioni eseguite con tale tecnologia, con sviluppo in altezza limitato a cinque piani fuori terra e realizzate in località non dichiarate sismiche. Il testo intende fornire i criteri fondamentali per la progettazione e la verifica statica di questo tipo di costruzioni. A questo ha fatto seguito il D.M. 30 novembre 1987, relativo alla progettazione di edifici in muratura portante in blocchi di calcestruzzo che, pur facendo proprie le suddette Raccomandazioni, prescinde però dalla composizione dei blocchi, e cioè viene meno la distinzione tra calcestruzzi leggeri o pesanti. I blocchi sono realizzati con presse idrauliche o elettriche, chiamate blocchiere. 62 PARETI IN CALCESTRUZZO: TIPOLOGIE E TECNOLOGIE Figura 3.6: Tipologie di blocchi in calcestruzzo. Il blocco di calcestruzzo alleggerito ha una maggiore coibentazione termica ed un peso specifico inferiore a quello del laterizio pieno. Questa caratteristica ha consentito di aumentare le dimensioni del blocco senza comprometterne la maneggevolezza. Con adeguate dimensioni dell'elemento è infatti possibile coprire l'intero spessore della muratura utilizzando un solo blocco: diminuiscono così le zone di giunto, la struttura è più monolitica, si riduce il numero di elementi necessari, si contraggono i tempi di esecuzione. La presenza degli incastri consente inoltre l'autolivellamento e l'allineamento dopo la posa "a bolla" del primo corso. I blocchi a base cementizia presenti sul mercato sono elementi modulari che rispondono agli standard dimensionali attuali; cosicché, nell'assemblaggio degli elementi, sono rispettate le altezze di interpiano e quelle per il posizionamento degli architravi e dei parapetti senza dover ricorrere a tagli o pezzi speciali. 63 Capitolo 3 La percentuale di foratura F è espressa dal rapporto tra la superficie dei fori e quella totale della faccia di posa. Il valore di F varia da 0 per i blocchi pieni, sino al 50% e oltre. I fori presenti sono di diversa forma e dimensione; quelli sfalsati fra di loro migliorano la coibenza termica; un'ulteriore capacità coibente si ottiene riempiendo le cavità con schiume isolanti. Alcune tipologie di blocchi vengono utilizzate come cassaforma a perdere: l'interno è predisposto per accogliere un getto di calcestruzzo armato. Gli elementi sono montati a secco ed hanno i profili sagomati per facilitare l'incastro. Questo tipo di blocco potrebbe non essere adeguato a sostenere carichi sospesi; in tale caso i tasselli ad espansione, necessari per sospendere alcuni tipi di arredi, devono raggiungere lo strato portante di calcestruzzo. I blocchi possono costituire pareti portanti o tamponamenti; presentano diversi tipi di connessione laterale: • a facce piane; • a risalti scanalati o piani; • ad incastro maschio-femmina. Nei blocchi da lasciare a faccia vista sono aggiunti alcuni prodotti che conferiscono al calcestruzzo una parziale capacità idrorepellente, pur consentendo la necessaria traspirazione. Viene utilizzato, inoltre, un calcestruzzo a granulometria più fine, con diametri compresi tra 0,5 e 4 mm e una densità compresa tra 1.200 e 1.600 kg/m3. Le eventuali colorazioni dei blocchi sono ottenute direttamente in pasta, con ossidi sintetici; la superficie esterna del blocco può presentare diversi gradi di finitura: liscia, sagomata, splittata. La superficie a faccia vista deve essere chimicamente inerte e inattaccabile dai fattori atmosferici inquinanti. Figura 3.7: Tipi di connessioni laterali. È possibile avere blocchi con una struttura interna cellulare e con un rivestimento esterno più fino e resistente. La leggerezza del blocco non inficia la resistenza meccanica e l'alta coibenza termica. Esistono sistemi di elementi utilizzabili anche in aree a rischio sismico. Le caratteristiche prestazionali variano in relazione alle diverse famiglie in cui è organizzata la produzione di questi manufatti. All'interno di ogni famiglia, oltre i 64 PARETI IN CALCESTRUZZO: TIPOLOGIE E TECNOLOGIE pezzi normali sono prodotti pezzi speciali, utili a realizzare particolari soluzioni costruttive. Tra i pezzi speciali sono compresi i pezzi per la mazzetta, quelli per eseguire rinforzi nelle murature e per realizzare gli orizzontamenti di vani o per l'inserimento di canalizzazioni. Le sagomature scorrimalta, presenti sulle facce dei blocchi, consentono di evitare i ponti termici, poiché la malta viene posta esclusivamente lungo i bordi, evitando il contatto tra la malta posta sulla parete esterna e quella posta sulla parete interna; le sagomature inoltre facilitano le operazioni di allineamento, con economie nell'uso della malta e nella mano d'opera. Al pari delle murature in laterizio, per dare continuità strutturale, assicurare solidità e ridurre gli effetti derivanti da eventuali assestamenti e scorrimenti dovuti alle variazioni termiche, possono essere utilizzati elementi metallici di rinforzo orizzontali e verticali, come il traliccio piatto o il traliccio triangolare atto a realizzare cordoli e architravi o le staffe di collegamento. Operando sulla composizione dell'impasto di calcestruzzo si realizzano prodotti con caratteristiche e prestazioni diverse, molti dei quali sono individuati col nome stesso della ditta produttrice. I blocchi Laston, ad esempio, sono costituiti da una miscela di cemento e inerte con schiuma neutra che non consente il compattamente dell'impasto, creando piccole celle simili a bolle d'aria. Il calcestruzzo gassificato o calcestruzzo cellulare, detto anche gas-beton, di origine svedese, è presente sul mercato dal 1929 con il nome di Ytong. I materiali componenti sono il cemento, la calce, la sabbia, il carbonato di calcio e la polvere di alluminio; tra quest'ultimo e gli altri materiali si innesca una reazione chimica che produce gas, facendo lievitare la massa ed espandendo quindi il volume iniziale. Ne deriva un materiale a struttura cellulare fine. Il ciclo prevede la macinazione finissima dei materiali che, miscelati con acqua, formano una massa fluida; questa è colata in stampi nei quali viene aggiunto l'agente di espansione: la polvere di alluminio. Il successivo processo di spegnimento della calce porta la massa a temperatura di circa 90°C, rendendola pronta per il taglio in due ore. La resistenza definitiva del materiale si ha alla fine del processo di indurimento che avviene nei forni a vapore. I blocchi in gas-beton sono molto leggeri, facilmente lavorabili, hanno buona resistenza meccanica ed elevata coibenza termica. Sono assemblati con uno speciale collante, utilizzato in spessori minimi in modo da ridurre i ponti termici. Il materiale è facilmente lavorabile e consente il taglio preciso in cantiere. Vi si possono creare inoltre scanalature e fori con estrema facilità utilizzando attrezzi di tipo comune. La superficie esterna è piana e liscia. La finitura all'estradosso è estremamente facilitata, consentendo il completamento con qualsiasi materiale. Altri calcestruzzi sono caratterizzati dall'avere nell'impasto inerti clinkerizzati. L'impasto è successivamente vibrato nello stampo per ottenere la massima omogeneità della miscela. Insieme alle prestazioni, le caratteristiche dimensionali e di conformazione degli elementi, le modalità di messa in opera e l'eventuale lavorabilità del pannello sono gli ulteriori fattori che possono indirizzare verso la scelta più idonea. 65 Capitolo 3 Figura 3.8: Diverse lavorazioni del blocco faccia a vista. 66 PARETI IN CALCESTRUZZO: TIPOLOGIE E TECNOLOGIE 3.6 Sistemi costruttivi con cassero a perdere. Nell’ambito delle costruzioni continue a base cementizia, negli ultimi anni stanno riscontrando un sempre maggior successo tutte quelle soluzioni che permettono di ridurre i tempi di costruzione. In questa direzione vanno tutti quei sistemi costruttivi che fondano il loro principio sulla posa in opera di casserature a perdere. È proprio a questa categoria che appartiene il sistema costruttivo proposto dall’Arxx, e va visto, come alcuni altri entrati in commercio negli ultimi anni, come evoluzione diretta delle casserature a perdere; consente di realizzare l’intero organismo edilizio attraverso l’utilizzo di elementi coordinabili e adatti a fornire in opera adeguate prestazioni statiche e di isolamento sia termico che acustico. Come premessa finale alla descrizione dell’Arxx Wallsystem si è pensato di proporre una rapida carrellata di alcuni sistemi che per modalità di posa in opera, prestazioni e tecnologia applicata sono molto vicini al sistema oggetto di questa tesi, ma soprattutto sono già in commercio e distribuiti da diverse ditte in Italia. 3.6.1 Il sistema EMMEDUE. Il sistema EMMEDUE è un innovativo sistema costruttivo antisismico ed isolante con cui è possibile realizzare costruzioni antisismiche da 1 a 20 piani e strutture architettoniche dalle più semplici alle più complesse. Tale sistema si basa su una serie di pannelli in polistirene espanso e reti d’acciaio, la cui sagoma è stata studiata per consentire una agevole applicazione dell’intonaco strutturale in opera. Le soluzioni proposte, per quanto riguarda le pareti verticali, sono due: la prima prevede l’utilizzo di un singolo pannello in EPS, mentre la seconda ne utilizza due accoppiati. 3.6.1.1 Pannello singolo. Figura 3.9: Pannello singolo. 67 Capitolo 3 Questa tipologia trova la sua utilizzazione: • come struttura portante, per costruzioni fino a quattro piani, con applicazione di intonaco strutturale su entrambi i lati; • per tramezzi, divisori e tamponamenti, in edifici nuovi o da ristrutturare; • per tamponamento e divisori in edifici industriali e commerciali di grandi dimensioni; • come cassaforma a perdere isolante per coperture e solai di luci contenute, predisposto con o senza nervature progettate. In presenza di particolari esigenze viene realizzato un pannello singolo speciale con doppia rete elettrosaldata in ogni lato. Pur mantenendo le caratteristiche di base del sistema, questo pannello unisce all’elevata strutturalità una resistenza alle azioni orizzontali, sia statiche che dinamiche, paragonabili ad impatti con forza superiore a 2300 kg/m2. Per assolvere a funzioni differenti i pannelli singoli si dividono a loro volta in: • pannello PSME con finalità strutturali; • pannello PSTE per la realizzazione di tamponature. Tabella 3.X: Caratteristiche tecniche dei pannelli PSME e PSTE. Tipo di pannello Spessore della muratura finita [cm] PSME40 PSME60 PSME80 PSTE40 PSTE60 PSTE100 11 13 15 8 10 14 Coefficiente di trasmittanza termica Kt [W/m2°C] 0.827 0.585 0.453 0.827 0.585 0.369 Resistenza al fuoco REI Coefficiente di isolamento acustico 41 dB 75 120 46 dB 43 dB 46 dB 3.6.1.2 Pannello doppio. È costituito da due pannelli base, opportunamente sagomati e collegati tra loro da doppi connettori orizzontali che creano all’interno di uno spazio da riempire con calcestruzzo di opportune caratteristiche e resistenza. Tabella 3.IV: Caratteristiche tecniche del pannello doppio. Tipo di pannello Spessore della muratura finita [cm] PDME40 PDME40 23 23 68 Coefficiente di trasmittanza termica Kt [W/m2°C] 0.47 Resistenza al fuoco REI 150 170 Coefficiente di isolamento acustico 34 dB PARETI IN CALCESTRUZZO: TIPOLOGIE E TECNOLOGIE Figura 3.10: Pannello doppio. Lo spessore del setto di calcestruzzo all’interno del pannello doppio, così come le caratteristiche del calcestruzzo stesso, saranno determinati in funzione delle esigenze strutturali. 3.6.1.3 Le caratteristiche del sistema. Il sistema EMMEDUE presenta le seguenti caratteristiche: • maneggevolezza; • elevata qualità isolante; • tracce di servizio; • intonaco. Maneggevolezza La leggerezza del pannello comporta una serie di ulteriori vantaggi nel suo impiego in cantiere. Il pannello può infatti essere agevolmente trasportato a braccia, da uno/due addeti, anche in forma assemblata e in dimensioni fino a 4 m2. Nella fase immediatamente successiva può essere lavorato e posizionato a braccia da un singolo addetto senza l’utilizzo di mezzi di sollevamento. Ciò semplifica ed accelera la messa in opera dei pannelli in ogni situazione. Le operazioni non richiedono assolutamente manodopera particolarmente specializzata e qualificata. La notevole leggerezza del pannello consente allora facilità e velocità di trasporto e movimentazione. I pannelli possono essere posizionati manualmente e vengono collegati tra loro mediante l’uso di una pistola pneumatica o con normale filo di ferro da costruzione. Elevata qualità isolante L’impiego dei pannelli come casseforme a perdere consente di effettuare il getto di calcestruzzo indipendentemente dalle temperature esterne, cioè anche in condizioni climatiche che normalmente sconsigliano l’operazione. 69 Capitolo 3 Infatti, grazie alle sue qualità adiabatiche, dovute alle caratteristiche fortemente isolanti dei materiali impiegati, il pannello protegge il getto dai pericoli del gelo alle basse temperature e dell’eccessiva evaporazione alle alte temperature così da poter evitare l’utilizzo di specifici additivi. Tracce di servizio Per quanto riguarda gli impianti (idrotermosanitario, elettrico, telefonico, etc.) la facilità nell’esecuzione delle tracce è una ulteriore conferma della validità del sistema. L’operazione richiede poco tempo, non necessita di assistenza muraria ed è assolutamente pulita. In un primo momento vengono segnati sulla parete i percorsi degli impianti; di seguito si operano i solchi nel polistirolo mediante un generatore di aria calda o una qualunque fonte di calore ed infine si posano i tubi dietro la rete metallica. In caso di tubi rigidi o semirigidi la rete metallica viene aperta per la lunghezza necessaria con l’impiego di cesoie e poi richiusa a sostegno dei tubi. L’intonaco Collegati i pannelli tra di loro, dopo la piombatura, l’eventuale getto nel caso di pannelli doppi e la sistemazione degli impianti, si può applicare l’intonaco direttamente sul pannello. L’intonaco, applicato su pareti intimamente connesse tra di loro e armato per la presenza della rete metallica, risulterà monolitico, escludendo ogni possibile fenomeno di fessurazione derivante da sollecitazioni meccaniche e/o termiche. Inoltre, mancando assolutamente i rappezzi delle tracce degli impianti, sempre visibili con i sistemi tradizionali, l’intonaco risulterà omogeneo e qualitativamente superiore anche per quanto riguarda la resa estetica. 3.6.2 Il prodotto CELENIT. Il CELENIT è una famiglia di isolanti termici ed acustici costituiti da fibre di abete mineralizzate rivestite da un legante minerale: il cemento Portland. Viene anche proposta la famiglia degli accoppiati, ottenuti dall'unione di uno o due pannelli Celenit con altri isolanti, questo per ottenere il meglio delle caratteristiche del Celenit e delle caratteristiche degli altri isolanti. Il Celenit è costituito per il 65 di fibre di abete lunghe e resistenti e dal 35 di leganti minerali, principalmente cemento Portland. Le fibre vengono sottoposte ad un trattamento mineralizzante che, pur mantenendo inalterate le proprietà meccaniche del legno, ne annulla i processi di deterioramento biologico, rende le fibre perfettamente inerti e ne aumenta la resistenza al fuoco. Le fibre vengono rivestite con cemento Portland, legate assieme sotto pressione a formare una struttura stabile, resistente, duratura. La struttura cellulare del legno conferisce al pannello isolamento, leggerezza e elasticità. Gli interstizi fra le fibre sono responsabili dell'assorbimento acustico e dell'ottimo aggrappaggio a tutte le malte. 70 PARETI IN CALCESTRUZZO: TIPOLOGIE E TECNOLOGIE Figura 3.11: Esempio di pannello isolante Celenit. L'agglomerato legno-cemento Portland, unito sotto pressione, determina la compattezza e la robustezza, qualità necessario in edilizia. La scelta delle fibre di abete è dettata dalle buone caratteristiche di resistenza e durabilità che tale legno presenta consentendo di ottenere un pannello leggero e robusto. L'utilizzo del cemento Portland come legante minerale viene giustificato dal buon isolamento termico che tale accoppiamento consente di ottenere. Inoltre si manifestano i seguenti vantaggi: • conferimento al pannello di una assoluta insensibilità all'acqua, al gelo, all'umidità rendendolo così adatto ad utilizzi nelle condizioni più sfavorevoli; • impedimento del degrado biologico inibendo la formazione di muffe anche in condizioni estreme; • conferimento alle fibre di legno di una buona resistenza al fuoco non sviluppando gas tossici, fumi, non gocciolando e impedendo la propagazione della fiamma in caso di incendio; conferimento di una progressiva pietrificazione al prodotto grazie alla carbonatazione della calce contenuta nel cemento Portiand; • possibilità di formare, attraverso l'agglomerato legno-cemento Portiand, una struttura porosa e leggera caratterizzata da innumerevoli cavità che consentono lo smorzamento delle onde sonore conferendo al pannello ottime proprietà fonoassorbenti. 71 Capitolo 3 L'utilizzo è particolarmente adatto per: • isolamento dei getti di calcestruzzo; isolamento dei solai; • isolamento delle coperture; • i rivestimenti interni ed estemi; • il rivestimento di pareti resistenti al fuoco REI 120; • il rivestimento di strutture in legno, metalliche, ecc.; • l'isolamento acustico tra piani e tra locali adiacenti; • controsoffittature fonoassorbenti. In relazione alle diverse esigenze si distinguono diverse tipologie di pannelli con caratteristiche e spessori diversi al fine di fornire una adeguata soluzione per ogni tipo di impiego. I prodotti proposti possono essere costituiti sia da un singolo strato che dalla combinazione di strati con caratteristiche specifiche in relazione alla funzione operativa. Si riportano di seguito i pannelli disponibili: 1) pannello composto da lana di legno di abete legato con cemento Portland (A); 2) pannello composto da lana di legno di abete legata con cemento Portland rinforzati con tre listelli di legno (B); 3) pannello composto da lana di legno di abete legata con cemento Portland e da uno strato di polistirene espanso sintetizzato autoestinguente (C); 4) pannello isolante termico composto da due strati (spessore 5 mm ciascuno) in lana di legno di abete legata con cemento Portland e da uno strato interno di polistirene espanso sintetizzato autoestinguente (D); 5) pannello composto da due strati (spessore 5 mm) in lana di legno di abete legata con cemento Portland e da uno strato interno in lana di roccia ad alta densità (E); 6) pannello composto da lana di legno di abete legata con cemento Portland accoppiato ad una lastra di cartongesso antincendio di spessore 12,5 mm (F); 7) pannello composto da lana di legno di abete legata con cemento Portland rasato su una faccia con intonaco; 8) strisce particolari per la correzione dei ponti termici. Figura 3.12: Esempi di pannello, (C) e (D) rispettivamente. 72 PARETI IN CALCESTRUZZO: TIPOLOGIE E TECNOLOGIE Celenit è inoltre un prodotto certificato ecobiocompatibile da ANAB (Associazione Nazionale Architettura Bioecologica), IBO (Osterreichiesches Institut fùr Baubiologie - Vienna) e IBN (Institut fur Baubiologie Neubeuem - Germania) e viene prodotto in ottemperanza al Sistema Qualità secondo le norme UNI EN ISO 9001:2000. 3.6.2.1 Le caratteristiche del sistema. II pannello Celenit presenta le seguenti caratteristiche: • buona resistenza; • buona qualità isolante sia termica che acustica; • durabilità nel tempo; atossicità; • buon comportamento al fuoco; • leggerezza; • buona lavorabilità; Resistenza Grazie all'utilizzo di fibre di abete e alla progressiva carbonatazione della calce nel cemento Portland si ottengono valori di resistenza significativi che aumentano nel tempo. Isolamento termico e acustico La massa, la struttura alveolare, il basso modulo elastico e l'effetto smorzante interno conferiscono al pannello una buona capacità di regolare la rumorosità e di ridurre la trasmissione dei suoni. Inoltre, in regime termico variabile, presenta una capacità di accumulo termico 20 volte superiore a quella dei comuni isolanti. Durabilità nel tempo L'impregnazione della fibra di legno con sostanze minerali ed ignifughe unita alla presenza dei silicati del cemento protegge la fibra stessa da azioni di tipo biologico, chimico, meteorologico. Atossicità Questa caratteristica è garantita dall'utilizzo di componenti naturali non producendo sostanze nocive ne in fase di produzione ne in fase di smaltimento. Comportamento al fuoco È un prodotto classificato di classe 1 che in caso di incendio come visto prima non genera gocciolamento, fumi o gas tossici e non propaga la fiamma. Viene utilizzato anche in deroga dei materiali ignifughi. Leggerezza e buona lavorabilità La struttura alveolare che contraddistingue il pannello consente di limitarne il peso (peso medio 18 kg/m2) rendendolo così più facilmente manovrabile e allo stesso tempo lavorabile. I pannelli possono infatti essere tagliati mediante seghetto a mano. Celenit risulta essere in grado di: • migliorare il benessere abitativo isolando l'ambiente, risanando dall'umidità e proteggendo dal fuoco; 73 Capitolo 3 • • • • • rendere sicura e sana l'abitazione non producendo prodotti nocivi e garantendo una buona traspirabilità e capacità di accumulo termico; migliorare il comfort abitativo riducendo la rumorosità e impedendo la trasmissione dei suoni; regolare l'ambiente da un punto di vista igrometrico assorbendo l'umidità in eccesso e cedendola una volta ristabilite le condizioni normali senza presentare deformazioni; rispettare l'ambiente essendo costituito da componenti naturali e non producendo sostanze nocive ne in fase di produzione ne in fase di smaltimento; avere buona lavorabilità e facilità di installazione con conseguente contenimento dei costi; essere maneggiato senza l'utilizzo di una maestranza particolarmente specializzata. Tabella 3.V: Caratteristiche tecniche del prodotto. Proprietà Reazione al fuoco Resistenza all’acqua e al gelo Resistenza alla diffusione del vapore Temperatura limite di utilizzo Capacità di assorbimento dell’umidità ambiente Calore specifico Capacità di accumulo termico Coefficiente di dilatazione termica lineare Resistenza a trazione perpendicolare alle facce Resistenza al taglio Resistenza a compressione con 10% di schiacciamento Resistenza aflessione Potere fonoassorbente Potere fonoisolante Isolamento ai rumori di calpestio Resistenza all’attacco fungino 74 Livello prestazionale Classe A Nessuna alterazione e mantenimento della resistenza a flessione dopo 20 cicli di gelo e disgelo in acqua µ = 4÷6 200°C 2÷3,5 lt/m2 spessori pannelli 20÷75 mm 2,1 kJ/kgK 1260÷726 kJ/m3K 0,01 mm/mK 0,05 N/mm2 0,28 N/mm2 0,9÷0,27 N/mm2 spessori pannelli 20÷75 mm 3,3÷1,2 N/mm2 spessori pannelli 20÷75 mm Fino ad αm=0,87 tra 125 e 4000 Hz Fino a 61 dB Riduzione di 22 dB con pannello da 25 mm Inibizione del degrado biologico: le muffe naturalmente presenti nel legno sono assenti nei pannelli Celenit PARETI IN CALCESTRUZZO: TIPOLOGIE E TECNOLOGIE 3.6.2.2 Utilizzo del pannello Celenit come cassero a perdere. Il sistema di costruzione tradizionale con getti di calcestruzzo in opera offre vantaggi quali la possibilità di realizzare contemporaneamente elementi che costituiscono struttura e chiusura i quali possono incorporare impianti e essere direttamente finiti con malte ed intonaci. Rimane comunque un limite a tale pratica che si riscontra nella mancanza di potere isolante che il calcestruzzo è in grado di offrire. Risulta pertanto interessante l'utilizzo dei pannelli isolanti Celenit come casseri a perdere entro i quali effettuare il getto. In particolare viene utilizzato il pannello Celenit S con le seguenti caratteristiche: • dimensioni: 200x50 cm • spessore: 25-35-50 mm • peso: 18-26 kg/m3. Si procede al getto del calcestruzzo all'interno di due pannelli Celenit disposti parallelamente e trattenuti da opportuni elementi (grandi casseri, distanziatori, staffe). Tale sistema permette inoltre il posizionamento di qualsiasi tipo di armatura e il getto risulta agevole non dovendo seguire dei percorsi obbligati. Inoltre la possibilità di gettare contemporaneamente tutte le pareti longitudinali e trasversali conferisce un effetto scatolare caratterizzato da elevata rigidità e stabilità laterale consentendo buone prestazioni anche in zone sismiche. Si nota inoltre che il calcestruzzo gettato e maturato entro un cassero Celenit presenta un incremento fino al 30 sia della resistenza a compressione sia del modulo elastico; il calcestruzzo inoltre penetrando nella struttura alveolare del pannello realizza con lo stesso una struttura monolitica in cui il paramento isolante può presentare rotture ma non distacchi. Si conferiscono in tal modo alla struttura tutti quei pregi in termini di comfort abitativo e di isolamento che caratterizzano tutti i prodotti Celenit. 3.6.3 Il sistema ARGISOL. ARGISOL è un sistema di costruzione costituito da un programma completo di casseri isolanti a perdere con i quali si costruiscono pareti portanti in calcestruzzo antisismiche, ben isolate e finalizzate ad una economica gestione del fabbricato nel rispetto dell'ambiente per una migliore Qualità della Vita. Le normative in materia di risparmio energetico entrate in vigore con l’attuazione della legge 10 rendono assai importante il grado di isolamento dei fabbricati e la qualità dei prodotti impiegati per la realizzazione dell’isolamento stesso. Il sistema di costruzione ARGISOL è stato concepito tenendo in considerazione tutto questo. Con il Sistema di Costruzione ARGISOL, infatti, si realizza in un'unica fase la struttura portante, la parete di tamponamento e l'isolamento. I costi di costruzione si riducono notevolmente per effetto della velocità di esecuzione ; con il Sistema ARGISOL si riducono i costi di gestione del cantiere in 75 Capitolo 3 quanto non servono attrezzature pesanti ma essenzialmente le attrezzature appositamente studiate per velocizzare ed ottimizzarne la posa. Il sistema di isolamento è estremamente valido per la qualità del materiale impiegato, per il suo posizionamento nella parete, per l'eliminazione dei ponti termici e delle condense e per il conseguente notevole risparmio energetico ottenuto. Gli elementi della gamma ARGISOL sono composti da due lastre in polistirene espanso di densità 27 Kg/mc a sezione differenziata (6.8 cm spessore della lastra esterna e 4.2 cm spessore della lastra interna) collegate da distanziatori in lamiera zincata che contrastano l’azione di spinta del CLS in fase di getto e permettono la posa ed il fissaggio del ferro d’armatura grazie ad apposite scanalature e chiavette ricavate sul distanziatore stesso. La parete realizzata con il sistema di costruzione ARGISOL è caratterizzata dal valore K=0.25 (Kcal/mq h °C). 3.6.3.1 Caratteristiche tecniche. Figura 3.13: Elemento base ARGISOL. 1. isolamento esterno di maggiore spessore di quello interno per offrire maggiore benessere abitativo; 2. le scanalature interne a coda di rondine danno alle due lastre di isolamento un ancoraggio totale e definitivo al calcestruzzo; 3. i dentelli permettono una modulante d'incastro di 2,5 cm; 4. la guarnizione impedisce la fuoriuscita del calcestruzzo più fluido dai giunti orizzontali eliminando così ogni ponte termico; 5. le scanalature esterne indicano e facilitano il taglio; 6. inserto di separazione o chiusura; 7. distanziali per i ferri d'armatura; 8. le lamine distanziatrici sono ancorate in modo fisso nelle due lastre di polistirene. 76 PARETI IN CALCESTRUZZO: TIPOLOGIE E TECNOLOGIE I dati tecnici relativi ad un singolo elemento sono qui di seguito riportati: Tabella 3.VI: Dati tecnici relativi al sistema ARGISOL. Proprietà Misure dell’elemento base Modulo di divisibilità per taglio ed incastro trasversale e longitudinale Peso dell’elemento base Pesi e misure dei pallet Materiale Peso per m2 di muratura Quantità di CLS per m2 di armatura Valore K (U per le nuove normative) Resistenza passaggio al vapore Resistenza al fuoco del polistirene: Class. Class. Class. Accumulo di calore in W Tempo di raffreddamento Sfasamento dell’onda termica Dilatazione Formazione di condensa superficiale Isolamento acustico Livello prestazionale cm 100x25x25 cm 2,5 kg 1,2 kg 22 cm 100x100x75 Polistirene (PSE) autoestinguente densità 27 kg/m3 kg 350 senza intonaco kg 380 senza intonaco Litri 140 circa 1/7 m3 0,25 W/m2K valore calcolato in base al λ del polistirene (λ=0,036 W/mK) m=14 B.1 secondo DIN 4102 M.1 (Francia) V.1 (Svizzera) 160 kJ/m2K 145 ore 9 ore 0,20 mm/m 93% di umidità relativa (+20°C interno, -10°C esterno) 94% di umidità relativa (+20°C interno, -5°C esterno) 45 dB 3.6.3.2 Caratteristiche e vantaggi del sistema. Modulo minimo II modulo minimo di variazione negli elementi ARGISOL è di cm 2,5 e il cassero si può dimensionare in cantiere in qualsiasi momento tagliandolo a misura utilizzando un semplice seghetto. Elementi angolari e a “T” II programma è composto da una serie di elementi che permettono la realizzazione di ogni tipologia di angolo con elementi standard a 90° e 45°. Un elemento speciale, dotato di una scala goniometrica, consente di ottenere angoli diversi dai 90° e 45°. Gli elementi a T consentono la rapida esecuzione di incroci a T e incroci normali. 77 Capitolo 3 Facilità di posa II sistema di costruzione ARGISOL è semplice da posare, non necessita di maestranze altamente qualificate. Riduzione dello sfrido II modulo minimo di cm 2,5 consente di riutilizzare gran parte degli elementi derivati da un taglio a misura. Leggerezza degli elementi I casseri ARGISOL sono estremamente leggeri: la minore fatica richiesta e il ridotto rischio di incidenti sul lavoro incide positivamente sulla resa oraria delle squadre di montaggio. Flessibilità II sistema è estremamente flessibile e, grazie agli elementi speciali, consente di realizzare pareti di qualsiasi forma e misura secondo le esigenze di ogni progetto. Economicità Con il sistema di costruzione ARGISOL si realizzano contemporaneamente la struttura portante, le pareti di tamponamento e l'isolamento termico. La possibilità di gettare il calcestruzzo in una unica soluzione consente di realizzare un piano alla volta abbassando notevolmente i tempi di cantiere. Velocità nella realizzazione degli impianti Le tracce per l'impiantistica vengono facilmente ricavate su ARGISOL asportando con una "lama calda" il polistirene superficiale. Snellezza della gestione del cantiere Un cantiere in ARGISOL non necessita di attrezzatura pesante inoltre richiede meno ore/uomo per mq di parete realizzata; necessita così un'organizzazione di cantiere meno costosa. L'attrezzatura necessaria per realizzare le pareti in ARGISOL è estremamente semplice e si può ridurre ad un segaccio, gli appositi elementi di sostegno e una livella. Economia nella gestione dell’immobile L'isolamento termico di K=0.25 W/m2K consente una riduzione delle spese di riscaldamento di circa 30. Il ridimensionamento dell'impianto termico rispetto allo standard consente un risparmio sui costi dell'abitazione. Comfort abitativo La disposizione dell'isolante nelle pareti ARGISOL consente di ottenere una casa sempre calda in inverno ed estremamente fresca in estate. La parete risulta fondamentalmente asciutta e quindi esente da condense e muffe. Isolamento acustico La parete ARGISOL ha un abbattimento acustico di 45 decibel il che consente di lasciare fuori dalla abitazione i rumori molesti. 78 PARETI IN CALCESTRUZZO: TIPOLOGIE E TECNOLOGIE Maggiore superficie interna Pur consentendo un maggior grado di isolamento la casa in ARGISOL presenta una superficie media interna calpestabile, paragonata ad una casa con lo stesso perimetro esterno, maggiore del 5 circa. Questo si deve al fatto che abbiamo una parete completa di 25 cm contro i 30÷40 cm di un muro tradizionale. Minore inquinamento atmosferico Consumare meno combustibile significa produrre meno CO2 e minor inquinamento ambientale. Il materiale con il quale ARGISOL è prodotto non emette sostanze nocive, è autoestinguente (come previsto dalle norme italiane ed europee) ed ha un costo energetico molto inferiore a molti materiali da costruzione tradizionali. 79 Capitolo 3 80 PARETI IN CALCESTRUZZO: IL SITEMA “ARXX” E IL SITEMA “CLIMABLOCK” Capitolo 4: PARETI IN CALCESTRUZZO: IL SITEMA “ARXX” E IL SITEMA “CLIMABLOCK” 4.1 Arxx Wallsystem ICF™. Arxx ICF™ è un sistema costruttivo costituito da un programma completo di casseri isolanti a perdere con i quali si costruiscono pareti portanti in calcestruzzo antisismiche, ben isolate e finalizzate ad una economica gestione del fabbricato nel rispetto dell'ambiente per una migliore Qualità della Vita. Le normative in materia di risparmio energetico entrate in vigore con l’attuazione della legge 10 rendono assai importante il grado di isolamento dei fabbricati e la qualità dei prodotti impiegati per la realizzazione dell’isolamento stesso. Il sistema di costruzione Arxx ICF™ è del tutto in sintonia con quanto richiesto dal punto di vista del risparmio energetico. Con il Sistema Costruttivo Arxx ICF™, infatti, si realizza in un'unica fase la struttura portante, la parete di tamponamento e l'isolamento. I costi di costruzione si riducono notevolmente per effetto della velocità di esecuzione; con il Sistema Arxx ICF™ si riducono i costi di gestione del cantiere in quanto non servono attrezzature pesanti ma essenzialmente le attrezzature appositamente studiate per velocizzare ed ottimizzarne la posa. Il sistema di isolamento è estremamente valido per la qualità del materiale impiegato, per il suo posizionamento nella parete, per l'eliminazione dei ponti termici e delle condense e per il conseguente notevole risparmio energetico ottenuto. 4.2 Che cos’è l’ICF? ICF è un acronimo per Insulating Concrete Forms. Arxx ICF™ è composto da un sistema di casserature a perdere per calcestruzzo, che i costruttori possono utilizzare per la realizzazione di preti e fondazioni in calcestruzzo. Siccome Arxx ICF™ sono delle casserature a perdere, queste non vengono rimosse quando il calcestruzzo è ormai indurito. Sono infatti lasciate in opera, andando così a creare un doppio strato isolante attorno a tutta la casa. Come risultato finale abbiamo dunque che tutte le pareti esterne hanno due strati di pannelli in EPS12 assicurati attorno a un cuore di calcestruzzo; questo garantisce grandi prestazioni dal punto di vista del comfort, della resistenza e del valore globale della costruzione. Dal momento che il sistema di isolamento a doppio strato con schiuma di EPS avvolge con continuità l’intera struttura, possiamo notare il guadagno dal punto di vista delle infiltrazioni d’aria e degli spifferi rispetto ad una tradizionale struttura intelaiata. Inoltre è importante il contributo dell’anima in calcestruzzo della parete, che, con la sua notevole massa termica, va a stabilizzare la temperatura all’interno dei vani abitabili così che l’utente può godere di una temperatura tendenzialmente costante durante il giorno. In virtù di questi alti valori di massa termica e del buon isolamento dalle infiltrazioni d’aria il sistema Arxx ICF™ permette un risparmio, in termini energetici, che può 12 È l’acronimo di Expanded polystyrene. 81 Capitolo 4 arrivare fino al 50% rispetto ad una costruzione convenzionale; inoltre i costi di messa in opera e manutenzione sono nettamente inferiori. La capacità isolante del doppio strato in EPS combinata all’integrità strutturale del cemento armato garantiscono efficienza sotto diversi punti di vista; resistenza, salubrità, isolamento acustico e termico sono i punti di forza di questo sistema costruttivo che test dopo test ha dimostrato di rispettare ampiamente gli standards richiesti dai vari codici edilizi. Figura 4.1: Arxx Wallsystem ICF™: sezione verticale. 4.3 Per cominciare. 4.3.1 Attrezzi, strumenti e “project planning”. Gli attrezzi che si usano per la lavorazione del sistema a casserature a perdere proposto dalla “Arxx” sono sostanzialmente quelli tradizionali. Ci sono alcuni accorgimenti che permettono però di risparmiare tempo nelle varie fasi costruttive. A prescindere dalla fornitura dei materiali idonei alla lavorazione in esame, assume grande importanza la redazione di un project planning, nel quale si specifica la necessità dei vari materiali e le sequenze di eventi. Questa pianificazione sarà sicuramente utile dal punto di vista del risparmio di ore di lavoro e garantirà una più omogenea ed efficace organizzazione delle risorse umane. 4.3.2 Fondazioni “Slabs On Grade” (SOG). Le fondazioni sono intese come quell’elemento dell’organismo edilizio atto a trasferire i carichi sopportati dalla struttura al terreno di fondazione, in modo da non eccedere i valori di portanza di quest’ultimo. Arxx Wallsystem ICF consiste in una parete monolitica in calcestruzzo dello spessore variabile di 100, 160, 200, 250 mm. L’unica differenza rispetto alle pareti in calcestruzzo convenzionali è data dalla tecnica di realizzazione, in particolare dal fatto che si usano casserature a perdere. Dal punto di vista strutturale Arxx Wallsystem è rappresentato da delle semplici pareti in calcestruzzo armato e come tale va dimensionato; di conseguenza anche le fondazioni verranno dimensionate in modo da sopportare i carichi propri e portati della struttura in elevazione e quindi con un metodo del tutto convenzionale, in accordo con quelle che sono le disposizioni delle normative locali. 82 PARETI IN CALCESTRUZZO: IL SITEMA “ARXX” E IL SITEMA “CLIMABLOCK” In quanto del tutto simili a delle fondazioni convenzionali, nel progetto delle fondazioni per il sistema Arxx devo tener conto di diversi fattori che porteranno alla determinazione dello spessore ideale della struttura di base. Alcuni di questi fattori da prendere in considerazione durante le varie fasi progettuali sono i seguenti: • il tipo di terreno; • il grado di sismicità della località in cui verrà realizzata l’opera; • i carichi (permanenti, accidentali, vento, neve, etc.); • il livello dell’acqua nel terreno. Molto importante nella realizzazione delle fondazioni è assicurarsi che queste vengano costruite su di un terreno il più possibile piano. In accordo con questa necessità si individua una tolleranza (±6 mm) da rispettare onde evitare inutili interventi correttivi in un secondo tempo. Può accadere che il terreno non sia piano, ma anche in questo caso ci sono diversi tipi di soluzioni. Il primo, e forse anche il più semplice, è quello di poggiare i primi due ricorsi di pannelli EPS andando a riempire i buchi lasciati vuoti con della schiuma espandibile o con spessori (ad esempio ritagli di pannelli). Un secondo metodo, adatto soprattutto per terreni rocciosi, dove non sono richieste particolari prestazioni al sistema di fondazione, consiste nel modellare la parte inferiore dei pannelli in conformità con l’andamento del terreno. In questo caso è importante assicurarsi una buona adesione tra i primi ricorsi della parete e il terreno, utilizzando adesivi o particolari accorgimenti di ancoraggio. Là dove le condizioni di planarità del terreno sono del tutto compromesse, possiamo intervenire con una fondazione a gradoni, dove l’arguzia costruttiva si esplicita nel creare gradoni di un’altezza pari o multipla all’altezza del modulo Arxx. Stessa cosa vale per la lunghezza. Questo semplice accorgimento eviterà inutili sprechi di materiale. Figura 4.2: Fondazione a gradoni. Anche se non richiesto da diversi codici costruttivi, è buona pratica assicurare la giusta connessione tra struttura e terreno; un metodo semplice per garantire questa 83 Capitolo 4 collaborazione è quello di predisporre un certo numero di ferri di ancoraggio che escano dal terreno di fondazione. 4.3.3 “Wall Layout”. È di fondamentale importanza, a garanzia della qualità generale della costruzione, che la struttura realizzata poggi correttamente sul piano di fondazione. Un controllo molto veloce e semplice a garanzia della perfetta rispondenza a quanto indicato sul progetto di riferimento è quello di verificare la corretta apertura degli angoli della struttura. Ci sono, in particolare, tre diversi metodi per eseguire questo controllo: • metodo 1: nel caso di piante rettangolari, misuro le due diagonali, da angolo ad angolo, e controllo che le due misurazioni siano uguali. Se così accade la costruzione soddisfa il criterio di ortogonalità degli angoli; • metodo 2: sfrutto la terna pitagorica 3, 4, 5: sulle due pareti ortogonali misuro rispettivamente tre unità e quattro unità; unisco le estremità così individuate e controllo la misurazione che dovrà essere pari a cinque unità; • metodo 3: uso livella e filo di piombo e controllo l’esatta apertura dell’angolo. Figura 4.3: Metodo 1 e Metodo 2. Una volta controllata l’esatta apertura di ciascun angolo della costruzione, in accordo con quanto previsto dal progetto di riferimento, posso procedere con la marcatura del terreno di fondazione usando gessetti o cordicelle. Si procede successivamente al posizionamento dei primi ricorsi di pannelli. Una volta posizionata la costruzione sul terreno di fondazione è necessario controllare sul progetto il posizionamento delle varie aperture (finestre, porte, etc.) in modo da segnalarle già dai primi ricorsi dei pannelli, se non addirittura sul terreno di fondazione. 84 PARETI IN CALCESTRUZZO: IL SITEMA “ARXX” E IL SITEMA “CLIMABLOCK” 4.3.4 Posa in opera del materiale. Le varie lavorazioni che compongono il processo edilizio proprio del sistema Arxx Wallsystem risultano più efficacemente realizzabili se svolte dall’interno dell’edificio; l’accortezza sta dunque nel posizionare, sempre nei limiti e nelle possibilità caratteristiche di ogni singolo caso, i materiali da costruzione direttamente all’interno del perimetro delimitato dalle pareti esterne. Per garantire un certo risparmio di spazio nelle fasi di trasporto degli elementi del Arxx Wallsystem, questi vengono confezionati in pacchi di diversi elementi che però, in virtù della leggerezza dei materiali di cui sono composti, sono facilmente gestibili dal personale di cantiere. Figura 4.4: Confezionamento dei diversi elementi per il trasporto in cantiere. Le barre di armatura possono essere tagliate e curvate direttamente in cantiere oppure possono essere consegnate già lavorate. L’esperienza insegna che, per barre di piccole dimensioni, la soluzione migliore è quella della lavorazione in cantiere, mentre, per barre di grosse dimensioni, è più conveniente richiedele già tagliate e curvate in officina. 4.3.5 Posa in opera dei ricorsi. Prima di posizionare il primo ricorso di elementi Arxx l’operatore deve assicurarsi che il piano di posa sia sgombro da ogni tipo di sporcizia o detriti. Il posizionamento degli elementi Arxx si fa a partire da un angolo; dopo essersi assicurati il corretto posizionamento del primo elemento si procede all’affiancamento di tutte le unità che vanno a costituire il primo ricorso, cercando di garantire il giusto ancoraggio con il terreno di fondazione. Al di sopra del secondo ricorso di elementi Arxx si introduce l’utilizzo dell’attrezzatura per l’allineamento della parete: è composto da un kit di guide studiate apposta per l’Arxx Wallsystem che svolgono la funzione di allineare la 85 Capitolo 4 parete in elevazione con le linee guida tracciate in precedenza sul terreno di fondazione. In generale il secondo ricorso di elementi può essere posato non appena si è finito di posizionare il primo; si parte dallo stesso angolo con l’accuratezza di utilizzare un elemento allineato in maniera differente, in modo da sfasare le giunzioni. Figura 4.5: Posizionamento dei primi ricorsi a partire dall’angolo. Tutti i ricorsi di elementi Arxx successivi ai primi due possono essere posati semplicemente seguendo la modalità di posa dei primi. Avremo così ricorsi identici a due a due; abbiamo così garantito la sfasatura delle giunzioni utilizzando un metodo di facile applicazione. 4.4 I prodotti “Arxx”. A seguire ci sarà una carrellata di alcuni particolari prodotti che fanno parte dell’Arxx Wallsystem: a titolo di esempio saranno presentati solo alcuni di questi elementi. 86 PARETI IN CALCESTRUZZO: IL SITEMA “ARXX” E IL SITEMA “CLIMABLOCK” Figura 4.6: Prodotti Arxx. 4.4.1 “Standard Form Units”. 87 Capitolo 4 Figura 4.7: Elemento pannello standard. Le unità standard sono disponibili in diverse dimensioni, in particolare 4”, 6”, 8” e 10” (100, 160, 200, 250 mm) riferite all’anima di calcestruzzo. La lunghezza nominale di ciascun pannello standard è 48”, quella reale 47 7/8”±1/8”. I pannelli standard sono utilizzati per la realizzazione di pareti verticali dritte. La loro posa in opera è del tutto simile a quella delle pareti convenzionali in muratura, dove l’elemento modulare è rappresentato dal mattone. Sui pannelli standard si effettuano la maggior parte dei tagli che servono per realizzare le aperture necessarie alle varie costruzioni. L’unica accortezza che si può tenere in questo caso è quella di non andare ad interessare con il taglio gli elementi di supporto delle barre di armatura presenti in ogni pannello standard. In generale però tutti questi interventi di taglio e modellazione possono essere eseguiti direttamente in cantiere con l’ausilio di seghe da tavolo o normali. Tabella 4.I: Pannello standard: dimensioni. Standard Form Specifications Size Length O/A Width Height Web Configuration 4" (100 mm) 48" (1219 mm) 8" (200 mm) 16 ¾" (425 mm) Exposed Web 6" (160 mm) 48" (1219 mm) 11 ½" (292 mm) 16 ¾" (425 mm) Exposed Web, One Side Buried 8" (200 mm) 48" (1219 mm) 12 ½" (318 mm) 16 ¾" (425 mm) Exposed Web, One Side Buried 10" (250 mm) 48" (1219 mm) 14 7/8;" (378 mm) 16 ¾" (425 mm) One Side Buried 88 PARETI IN CALCESTRUZZO: IL SITEMA “ARXX” E IL SITEMA “CLIMABLOCK” 4.4.2 “Corner Form Unit”. Il pannello ad angolo ha la funzione di far cambiare la direzione della parete di 90°. Questo pannello è disponibile in due versioni (destro e sinistro) in modo da garantire la sfasatura dei giunti verticali con la semplice sovrapposizione alternata delle due versioni. Così come i pannelli standard, anche i pannelli ad angolo sono disponibili nelle dimensioni 4”, 6”, 8” e 10”, sempre riferite all’anima di calcestruzzo. I tagli e le aperture sono da evitare in maniera particolare su questo tipo di pannello perché costretto a sopportare delle tensioni che agiscono in due differenti direzioni contemporaneamente e quindi molto sensibile dal punto di vista strutturale. Questi pannelli sono molto importanti perché il primo ricorso di ogni costruzione si realizza a partire da un angolo. Di conseguenza tutta l’organizzazione della parete dipenderà dalla posa di questo primo elemento. In particolare devo fare in modo che gli elementi che vanno ad accogliere i ferri di armatura siano allineati uno sopra l’altro in modo da rendere il lavoro di armatura e getto più semplice e rapido. Figura 4.8: Pannello ad angolo. Tabella 4.II: Pannello ad angolo, dimensioni. 90° Corner Form Specifications Size Length O/A Width Height Web Configuration 4" 16" x 32" 8" 16 ¾" Exposed Web 89 Capitolo 4 (100 mm) (406 x 813 mm) (200 mm) (425 mm) 6" (160 mm) 16" x 32" (406 x 813 mm) 11 ½" (292 mm) 16 ¾" (425 mm) Exposed Web, Two Sides Buried 8" (200 mm) 16" x 32" (406 x 813 mm) 12 ½" (318 mm) 16 ¾" (425 mm) Exposed Web, Two Sides Buried 10" (250 mm) 19½" x 27½" (495 x 698 mm) 14 ⅞" 16 ¾" (378 mm) (425 mm) One Side Buried 4.4.3 “Adjustable Corner Form Unit”. Questa tipologia di pannelli è stata studiata per la realizzazione di angoli che non siano di 90°. Questa tecnologia permette la realizzazione di angoli da 135° fino a 180°; inoltre, con una piccola modifica eseguibile direttamente in cantiere, il range di angolature realizzabili si amplia e copre tutte gli angoli da 90° fino a 180°. Figura 4.9: Pannello ad angolo regolabile. Una volta ottenuto l’angolo desiderato con i pannelli regolabili devo procedere con il taglio della parte sommitale dei pannelli che è rimasta all’interno della parete, in modo che l’anima di calcestruzzo risulti continua e monolitica. 90 PARETI IN CALCESTRUZZO: IL SITEMA “ARXX” E IL SITEMA “CLIMABLOCK” Figura 4.10: Posa in opera dei pannelli angolari regolabili. I pannelli angolari regolabili sono disponibili nelle sole dimensioni 4” e 6” dell’anima di calcestruzzo. Tabella 4.III: Pannello angolare regolabile: dimensioni. Adjustable Corner Form Specifications Size Length O/A Width Height Web Configuration 6" (160 mm) 48" (1219 mm) 11 ½" (292 mm) 16 ¾" (425 mm) Exposed Web, One Side Buried 4.4.4 “Tapered Top Form Unit”. Questo pannello è disponibile solo nella dimensione di 6” dell’anima di calcestruzzo. La rastremazione sommitale dell’elemento garantisce un’anima di calcestruzzo di larghezza netta pari a 10” in testa ed è molto utile laddove è richiesta una maggiore presenza di calcestruzzo. Tipiche applicazioni dell’elemento considerato sono le seguenti: • in sommità alle pareti di fondazione per strutture in legno, mattoni o acciaio; • in sommità alle pareti di fondazione per strutture intelaiate a travi e pilastri; • pareti interne che devono sostenere dei solai in calcestruzzo; • qualsiasi altra applicazione dove si renda necessario avere in testa alla parete uno spessore di calcestruzzo maggiorato. 91 Capitolo 4 Figura 4.11: Pannello rastremato in sommità. Tabella 4.IV: Pannello rastremato in testa: dimensioni. Tapered Top Form Specifications Size Length O/A Width Height Web Configuration 6" (160 mm) 48" (1219 mm) 11 ½" (292 mm) 16 ¾" (425 mm) Exposed Web, One Side Buried 4.4.5 “Extended Brick Ledge Form Unit”. Questi elementi sono disponibili nelle dimensioni di 6” e 8”. Sono utilizzati quando è richiesto un aumento di sezione, in modo da poter aumentare le dimensioni della 92 PARETI IN CALCESTRUZZO: IL SITEMA “ARXX” E IL SITEMA “CLIMABLOCK” parete o per appoggiarvi sopra una finitura quale potrebbe essere uno strato singolo di muratura in mattoni. Alla stessa maniera l’estensione dell’elemento può essere rivolta verso l’interno in modo da garantire un appoggio al solaio di piano. Tabella 4.V: Pannello a sezione crescente: dimensioni. Extended Brick Ledge Form Specifications Size Length O/A Width Height Web Configuration 6" (160 mm) 48" (1219 mm) 11 ½" (292 mm) 16 ¾" (425 mm) Exposed Web 8" (200 mm) 48" (1219 mm) 12 ¼" (318 mm) 16 ¼" (425 mm) Exposed Web 93 Capitolo 4 Figura 4.12: Pannello a sezione crescente. Il taglio in lunghezza di questi pannelli può essere fatto nella stessa maniera dei pannelli standard. Il problema principale si presenta negli angoli in quanto non esiste la versione angolare di questi elementi; devo dunque procedere con un taglio diagonale e fare in modo che i due elementi che sono posati a formare l’angolo siano il più adiacenti possibile. Un accorgimento, utile a garantire il corretto allineamento dei ricorsi superiori, è quello di garantire, in questa particolare sezione, la massima quantità possibile di calcestruzzo. Figura 4.13: Sezione ad angolo dei pannelli a sezione crescente. 94 PARETI IN CALCESTRUZZO: IL SITEMA “ARXX” E IL SITEMA “CLIMABLOCK” L’installatore avrà cura, dunque, di garantire il massimo volume di calcestruzzo possibile nell’angolo tagliato; deve altresì assicurarsi che il taglio del pannello venga fatto in modo appropriato, cioè che sia del tutto compatibile con il corretto funzionamento dell’elemento. Figura 4.14: Sezione in pianta del raccordo angolare di pannelli a sezione crescente. 4.4.6 “Fixed 45° Form Unit”. Questo particolare elemento è utilizzato per creare le pareti di tutte quelle parti di edificio che contengono intersezioni a 45°. Questo pannello è disponibile nella sola versione da 6” ed esclusivamente nella configurazione sinistra. Qualora dovessero rendersi necessarie configurazioni opposte devo procedere comunque con i pannelli a configurazione sinistra pre-taglaiti nelle apposite scanalature. Le scanalature permettono di tagliare l’elemento in qualsiasi momento ed in particolare di ottenere, mediante l’inserimento di pannelli standard, pareti a 45° di qualsivoglia lunghezza. Tabella 4.VI: Pannelli a 45°: dimensioni. Double 45° Corner Form Specifications Size Length O/A Width Height Web Configuration 6" (160 mm) 40" 1000 mm) 11 ½" (292 mm) 16 &frac314;" (425 mm) Two Sides Buried 95 Capitolo 4 Figura 4.15: Pannelli a 45°. I prodotti che fanno parte della linea Arxx non finiscono qui: ci sono tutta una serie di elementi studiati per le finiture e i dettagli andando ad aumentare e completare così le potenzialità di questo innovativo sistema costruttivo. 4.5 Armature. Come tutte le pareti in calcestruzzo il rinforzo prevede l’utilizzo di barre in acciaio (ferri di armatura) disposti all’interno della parete sia in senso orizzontale che in senso verticale. Le funzioni che svolgono le barre all’interno del meccanismo finale sono le stesse delle pareti in calcestruzzo convenzionali. 4.5.1 Rinforzo orizzontale. Le armature orizzontali vanno disposte subito dopo aver posizionato l’intero corso di casserature. Corso dopo ricorso devo sfalsare il posizionamento delle barre per ottenere un più efficace rinforzo. A questo scopo sono stati studiati, sulle staffe che uniscono i pannelli, degli appositi incastri atti ad accogliere le barre orizzontali. 96 PARETI IN CALCESTRUZZO: IL SITEMA “ARXX” E IL SITEMA “CLIMABLOCK” Nel primo corso posizionerò le barre di rinforzo negli incastri vicini al pannello di EPS; nel secondo ricorso la barra verrà invece installata nell’incastro centrale della zanca. Nel terzo corso si riprende la configurazione del primo, nel quarto quella del secondo e così via fino in cima alla parete. Figura 4.16: Esempio di rinforzo per pareti da 8”. 4.5.2 Rinforzo verticale. Il rinforzo verticale può essere posizionato una volta eretta la parete, che è ancora composta dalla semplice sovrapposizione degli elementi modulari del sistema Arxx. L’inserimento delle barre verticali deve essere fatto previo taglio delle stesse barre in modo da ottenere la lunghezza desiderata. La barra verticale và sostanzialmente appoggiata sulle barre di rinforzo orizzontali in modo da garantire un adeguato gap tra barre e interfaccia calcestruzzo – pannello; con questo sistema si garantisce anche un adeguato copriferro alle barre di armatura. Tabella 4.VII: Tipologie di barre e dimensioni. ASTM standard (sistema americano) Tipo di barra Diametro [in.] #3 0.375 #4 0.5 #5 0.625 #6 0.75 #7 0.875 #8 1.0 RSIC standard (sistema canadese) Tipo di barra Diametro [mm] 10M 15M 20M 11.3 16.0 19.5 25M 25.2 97 Capitolo 4 4.5.3 Sovrapposizione delle barre. La sovrapposizione di barre si rende necessaria ogni qual volta si rendano necessarie barre lunghe più di 6 m. Per garantire la giusta collaborazione tra le barre sovrapposte ci sono delle lunghezze di sovrapposizione minime da rispettare. In generale questa lunghezza è individuata a partire dal diametro della barra: ls = 40d (con d = diametro barra); La realizzazione delle sovrapposizioni è una lavorazione molto delicata, in particolare ci si deve assicurare che queste non vadano in alcun modo a modificare il risultato finale della parete, che non si creino vuoti e che sia garantita la perfetta aderenza tra le barre e il conglomerato cementizio. 4.6 Il getto di calcestruzzo. Prima di fare il getto di calcestruzzo all’interno dei pannelli ci si deve assicurare per l’ultima volta della verticalità della parete predisposta e procedere con tutti gli aggiustamenti del caso. Sempre precedentemente al getto è opportuno legare tra loro i pannelli che costituiscono il ricorso sommitale della parete con bulloni o staffe di collegamento al fine di prevenire spostamenti durante il getto. Per prevenire accidentali distaccamenti è buona norma, inoltre, assicurare i due ricorsi più alti tra loro con una nastro di fibra di vetro per una fascia di 400 mm. Come ultimo accorgimento, prima del getto, è indicato controllare che i rinforzi in legno e/o in fibra di vetro siano stati predisposti in tutte le aree in cui questi si rendano necessari, per assicurare che le tensioni imposte dal getto di calcestruzzo fresco siano contrastate con efficacia. 4.6.1 Fattori che condizionano la miscela cementizia. Ci sono diversi fattori che governano la progettazione delle strutture in cemento armato: condizioni ambientali, strutturali, estetiche, etc. Siccome per le specifiche esigenze del sistema costruttivo proposto dall’Arxx la struttura di calcestruzzo non è visibile, il fattore estetico non influisce in alcuna scelta in fase progettuale; ci si concentra dunque solo su fattori ambientali e strutturali. I fattori ambientali che possono dunque influenzare la progettazione di strutture in materiale cementizio sono la temperatura, la presenza di acqua, il vento e l’esposizione ai raggi del sole. Molti di questi fattori possono essere eliminati usando un sistema a pannelli in EPS che mi garantiscono da soli un buon isolamento. Innanzitutto l’utilizzo di questa tecnologia permette di poter lavorare il calcestruzzo anche nei mesi invernali più freddi; infatti, durante la sua maturazione, il calcestruzzo genera calore che viene facilmente trattenuto dai pannelli in EPS andando ad eliminare l’esigenza di protezioni e isolamenti o di additivi antigelo. I pannelli isolanti sono molto efficaci anche quando vengono utilizzati nelle costruzioni in zone con climi decisamente caldi. Questi, infatti, sono grado di garantire una miglior qualità del conglomerato in virtù del fatto che durante le calde e secche estati delle zone più calde sono in grado di rallentare l’evaporazione dell’acqua presente nel calcestruzzo migliorando così le caratteristiche del prodotto finale. La maturazione all’interno dei pannelli isolati mi restituisce un prodotto più resistente e duraturo rispetto ad una maturazione libera “in aria”. 98 PARETI IN CALCESTRUZZO: IL SITEMA “ARXX” E IL SITEMA “CLIMABLOCK” Figura 4.17: Resistenza a compressione del calcestruzzo in diverse condizioni. 4.6.2 Il getto di calcestruzzo. Il getto di calcestruzzo può essere eseguito, in maniera più o meno efficace, con tutti i metodi classici utilizzati dai costruttori di pareti in cemento armato. Di gran lunga il più comodo è sicuramente quello tramite pompa. In questa fase della lavorazione particolare importanza assume la velocità con cui viene gettato il conglomerato. In generale le fasi di getto e la loro lunghezza temporale dipendono esclusivamente dal metodo scelto per riempire i pannelli; contemporaneamente si posso individuare altri fattori che in maniera molto meno influente possono determinare i tempi e i modi del getto: temperatura, consistenza del conglomerato cementizio, lunghezza lineare delle pareti da realizzare, etc. Tabella 4.VIII: Tempi di colata in funzione della temperatura. Temperatura °F (°C) 40 (4) 50 (10) 60 (15) 70 (21) 80 (27) 90 (32) Piedi/ora (mm/ora) 2.2 (670) 2.75 (840) 3.03 (920) 3.85 (1170) 4.4 (1340) 4.95 (1510) 99 Capitolo 4 Nella precedente tabella sono indicati i tempi di colata in funzione della temperatura, tenendo conto di un fattore di sicurezza 2:1, come suggerito dalle norme ACI. In questo caso è assunta una densità standard per il conglomerato [2400 kg/m3]. Durante il getto è compito dell’installatore controllare costantemente la corretta posizione dei pannelli in EPS. In generale il getto di calcestruzzo deve avvenire in accordo con le norme locali vigenti: • in Canada: CSA A23.1 e CSA A438; • in USA: ACI 318 o ACI 332. 4.6.3 Maturazione del calcestruzzo. È necessario garantire un corretto consolidamento del calcestruzzo al fine di assicurare una buona copertura di barre e zanche andando così ad eliminare la pericolosa formazione di vuoti d’aria all’interno della struttura. Il consolidamento del calcestruzzo può essere ottenuto in diverse maniere: • a mano tramite bastone; • vibrazione interna; • vibrazione esterna. Per costruzioni di non gradi dimensioni non è necessario dotarsi di vibratori professionali e il consolidamento viene assicurato a mano. Il consolidamento non si fa sull’intera parete ma per strati: si parte dalle zone sottostanti porte e finestre nelle parti inferiori della parete per poi raggiungere le parti più alte. In generale il getto di calcestruzzo deve avvenire in accordo con le norme locali vigenti: • in Canada: CSA A23.1; • in USA: ACI 318 o ACI 332. 4.7 Finiture interne. 4.7.1 Contropareti in cartongesso (Drywall®). Il più comune materiale utilizzato come finitura interna per l’Arxx Wallsystem è il cartongesso, o meglio, i pannelli in cartongesso. Questi possono essere direttamente applicati alle casseforme Arxx usando viti e/o adesivi appositi. La parete Arxx garantisce un supporto continuo ai pannelli in cartongesso che possono essere facilmente installati sui pannelli in EPS. Gli spazi abitabili all’interno di un edificio richiedono una barriera termica (15 min di esposizione al fuoco) a copertura del pannello in EPS. In realtà già questo è garanzia di ottima resistenza al fuoco ma tutte le normative nordamericane individuano nel pannello in cartongesso dello spessore di ½” meccanicamente fissato alla parete il più efficace rivestimento per la parete da questo punto di vista. Viti e adesivi devono essere tutti dimensionati in accordo con le normative vigenti locali. 100 PARETI IN CALCESTRUZZO: IL SITEMA “ARXX” E IL SITEMA “CLIMABLOCK” 4.7.2 “Paneling”. Nonostante il loro uso sia andato in declino negli ultimi anni, l’uso di pannelli di copertura come finitura interna per le pareti Arxx è ancora diffuso soprattutto per l’economicità di questi elementi. C’è da dire che la maggior parte di questi pannelli non sono in grado di garantire la barriera al calore richiesta dalle varie normative e sono da prevedere lavorazioni aggiuntive come applicazione di strati di pannelli di gesso e quant’altro. Ogni tipologia di pannello ha la sua modalità di assemblaggio e fissaggio. 4.8 Finiture esterne. A causa della sensibilità dei pannelli in EPS nei confronti dei raggi ultravioletti è opportuno proteggere gli stessi con appositi strati di protezione, anche temporanei. A causa dell’azione dei raggi UV viene a crearsi sulla superficie dei pannelli uno strato di polvere e materiale fino che potrebbe compromettere la corretta applicazione delle finiture esterne. In particolare se la finitura va applicata tramite adesivo direttamente alla sagoma del pannello è molto importante poter lavorare con una superficie pulita; qualora, invece, gli elementi di finitura esterna siano installabili tramite fissaggi meccanici la presenza o meno dei detriti sulla superficie della parete non è determinante. È comunque sempre opportuno proteggere la parete dall’azione nociva dei raggi UV e qualora si rendesse necessario provvedere alla pulitura, tramite lavaggio, della superficie esterna dei pannelli in EPS. 4.8.1 EIFS. Storicamente lo stucco è un materiale a base cementizia e può essere applicato su un substrato legnoso, come compensato o simili. Il problema nasce nel momento in cui si va ad analizzare il comportamento degli elementi così creati sottoposti a cicli di gelo – disgelo; il comportamento del legno è direttamente sensibile alla temperatura mentre quello dello stucco no; l’alternarsi di alte e basse temperature và dunque a minare la perfetta aderenza tra legno e stucco. Negli ultimi anni però la ricerca ha permesso di creare dei materiali atti a risolvere questo problema: • i più recenti prodotti sono stucchi a base acrilica, rinforzati con un reticolo di fibre di vetro. Il risultato è un materiale molto più flessibile che prende il nome di EIFS (Exterior Insulating Finish Systems); • I substrati utilizzatati per l’EIFS sono quasi sempre pannelli o elementi in EPS, nonostante risultino stabilmente compatibili con il legno. I materiali a base acrilica sono in grado di resistere molto bene a cicli di gelo – disgelo. Arxx ha creato una linea intera di pannelli sagomati apposta per facilitare l’applicazione di questo tipo di finiture esterne 101 Capitolo 4 Figura 4.18: Finitura con materiale EIFS e con stucco. 4.8.2 Intonaco a base cementizia. Gli intonaci a base cementizia possono essere direttamente applicati sulla superficie dei pannelli in EPS ed in particolare la metodologia di applicazione degli stessi non è molto differente da quella utilizzata nel caso di pareti più convenzionali. In generale il produttore consiglia, per ogni tipo di installazione, qualora si rendessero necessari dei metodi di ancoraggio, l’utilizzo di viti piuttosto che di chiodi o graffette. Altrettanto generalmente il problema del fissaggio delle finiture esterne viene rimandato nel momento in cui si conosce il tipo di finitura ed eventualmente la particolare armatura di rinforzo utilizzata. 4.8.3 Finiture in muratura. Anche se non ricopre alcuna funzione strutturale, molto spesso, per ragioni estetiche, viene installato uno strato di finitura esterna in muratura. Anche se non assolve ad alcun compito strutturale, la rifinitura in muratura è in grado di donare alla costruzione un’immagine di solidità che sicuramente garantisce qualche punto in più al complesso edilizio. La muratura di finitura installata sui pannelli Arxx deve essere posta in opera in pieno accordo con le indicazioni presenti sulle normative vigenti. Lo stesso vale per tutti i dettagli quali possono essere i contorni delle finestre e delle porte, la base dell’edificio, etc. Ci sono alcuni diversi modi per accomodare la finitura in muratura sulla struttura portante realizzata con l’Arxx Wallsystem; i due più comuni fanno affidamento sulle caratteristiche proprie dei pannelli rastremati e dei pannelli a sezione crescente. 102 PARETI IN CALCESTRUZZO: IL SITEMA “ARXX” E IL SITEMA “CLIMABLOCK” Figura 4.19: Strato di finitura in muratura su pannelli rastremati a livello di fondazione. Figura 4..20: Strato di finitura in muratura su pannelli a sez. crescente con partic. attacco del solaio. 103 Capitolo 4 Figura 4.21: Strato di finitura in muratura su pannelli a sez. crescente con partic. attacco del solaio. 4.8.3 “Siding”. Questo sistema di finitura esterna è molto utilizzato per la sua economicità, per la sua facilità di installazione e per la minima esigenza di manutenzione. Esistono due tipi di pennellatura, una a direzione prevalente orizzontale ed una con i pannelli diretti verticalmente. Entrambe possono essere fissate sulla parete composta dai pannelli in EPS tramite appositi sistemi di avvitamento di supporti che trovano sostegno in particolari strisce, presenti sulla parte esterna dei pannelli, create appositamente per assolvere a questo compito. Particolare attenzione va posta nel momento in cui si procede con il fissaggio dei pannelli in prossimità degli angoli; anche in questo caso sono predisposti particolari accorgimenti atti ad accogliere le viti di fissaggio. Figura 4.22: Strisce per il fissaggio meccanico in prossimità degli angoli a 90°. 104 PARETI IN CALCESTRUZZO: IL SITEMA “ARXX” E IL SITEMA “CLIMABLOCK” 4.9 CLIMABLOCK®. CLIMABLOCK® è realizzato in polistirene espanso, materiale che non ha emissioni nocive, non contiene alcun gas inquinante, né per l’ambiente né per la fascia di ozono. Non dà luogo a emissioni radioattive (alfa, beta o gamma). Non genera campi magnetici o elettrici potenzialmente nocivi.CLIMABLOCK® è amico dell’ambiente per i risparmi energetici che consente sia in estate che in inverno. 4.9.1 Caratteristiche e applicazioni. CLIMABLOCK® è un sistema di costruzione innovativo realizzato con blocchi in polistirene espanso, cavi all’interno, utilizzati quali casseri a perdere per il getto di calcestruzzo. Con CLIMABLOCK® si realizzano murature portanti in C.A., ad alto isolamento termico e con eccellente potere fonoisolante. CLIMABLOCK® è ideale per le costruzioni in zona sismica; consente di realizzare in un’unica fase struttura in C.A. e isolamento, quest’ultimo garantito da ben 54 mm di spessore di polistirolo esterno. Foto 4.1: Il sistema CLIMABLOCK. 105 Capitolo 4 ® 4.9.2 CLIMABLOCK , quali vantaggi. Leggerezza. I casseri standard CLIMABLOCK® sono lunghi 120 cm, alti 40 cm e presentano varie dimensioni in larghezza; pesano circa 3,2 kg con pannelli esterni in polistirolo di spessore pari a 54 mm cadauno. Rapidità di esecuzione I tempi per la movimentazione e la posa in opera di CLIMABLOCK® sono molto brevi; infatti, non necessitando di malta o collanti particolari ed essendo dotato di incastri di precisione, la realizzazione del sistema risulta essere molto veloce. I tempi sono quindi ridotti al minimo. Risparmio energetico Un elevato isolamento termico comporta un minor consumo energetico sia d’estate che d’inverno. Il risparmio che si può ottenere per il riscaldamento-raffrescamento è quindi eccellente. Antisismico Le cravatte/distanziatori dell'elemento cassero CLIMABLOCK® sono progettate con apposite sedi atte ad ospitare i ferri dell'armatura orizzontale che devono essere integrate con una opportuna armatura verticale. In questo modo si realizzano strutture in calcestruzzo armato monolitiche, ideali per costruzioni antisismiche ai sensi della Nuova Normativa sismica 3274 del 2003. Foto 4.2: Aspetto della parete CLIMABLOCK. 106 PARETI IN CALCESTRUZZO: IL SITEMA “ARXX” E IL SITEMA “CLIMABLOCK” Potere fonoisolante CLIMABLOCK® e' composto da due strati in polistirene espanso dello spessore di 54 mm l'uno, esterni ad una muratura in C.A. piena, senza fori per tiranti. Ottimale per garantire le migliori performances fonoisolanti come in pochi altri sistemi. Isolamento termico II sistema CLIMABLOCK®, con i suoi due strati esterni in Polistirene espanso dello spes-sore di ben 54 mm l'uno, garantisce un isolamento termico elevatissimo, molto superiore ai sistemi tradizionali. Posa impianti La posa degli impianti è molto facilitata, potendo eseguire le scanalature in maniera molto pulita, economica e facile con attrezzi a lama calda o ad aria calda, strumenti che sono reperibili in qualsiasi ferramenta. Finiture interne o esterne CLIMABLOCK® presenta delle piastre di plastica di opportuno spessore atte a ricevere le viti per il fissaggio di lastre in cartongesso o gesso fibrato, evitando in questo modo la realizzazione della struttura in ferro (soluzione adottata per interni). Per l'esterno si può realizzare la rasatura "a cappotto" a base cementizia su rete in fibra di vetro. In alternativa si può realizzare un intonaco tradizionale su rete metallica. Foto 4.3: Sistema CLIMABLOCK: posa dell’armatura. 107 Capitolo 4 Posa in opera La posa di CLIMABLOCK® avviene manualmente e in piena sicurezza. Si parte da un angolo estemo posizionando il primo corso di elementi semplicemente ac-costandoli. I successivi corsi si realizzano sovrapponendo e agganciando fra loro i singoli blocchi in modo facile, preciso e veloce. Per ogni corso si posizionano i ferri d'armo oriz-zontali e in seguito quelli verticali. CLIMABLOCK® viene, quindi, puntellato per mantenere un appiombo ed un allineamento corretto. Il getto di calcestruzzo si esegue con metodi tradizionali come per qualsiasi muro in C.A. I casseri CLIMABLOCK® sono dimensionati per poter sostenere un getto a tutta altezza (3 m). Il getto può avvenire anche per strati in-termedi. Il calcestruzzo dovrà avere fluidità SLUMP S4 e diametro max degli inerti di 20 mm. Getto e vibratura avvengono secondo i metodi tradizionali. Le aperture per porte, finestre o passaggi di tubi sono ottenibili con estrema semplicità e senza l'utilizzo di manodopera specializzata. Collegamento fra i blocchi Il collegamento fra i singoli blocchi è molto preciso ed efficace grazie ai numerosi tasselli di incastro (tipo mattoncini LEGO). Questo garantisce che in fase di getto non ci sia fuoriuscita di CLS, non si creino ponti termici e che, rispetto ad un sistema tradizionale, non ci siano fori per tiranti che, se non ben chiusi con materiale idoneo, inficiano l’abbattimento acustico. Tabella 4.IX: Scheda prodotto. Proprietà Misure modulo standard Peso modulo standard Spessore polistirolo Interasse distanziatori Peso al m2 N° moduli al m2 Densità polistirene Colore Brevetto depositato Livello prestazionale 120x40x25 cm 3,160 kg 5,4 cm 20 cm 6,60 kg 2,10 27 kg/m3 Bianco Il prodotto presentato è ancora in fase di perfezionamento, per cui, per dettagli utili a capire il reale funzionamento del sistema costruttivo nel suo complesso, si è deciso di affiancare la descrizione tecnica del sistema proposto dall’Arxx. 108 PARETI IN CALCESTRUZZO: IL SITEMA “ARXX” E IL SITEMA “CLIMABLOCK” Elaborato 1: Elemento modulare con pannello esterno ed interno da 64 mm. 109 Capitolo 4 Elaborato 2: Elemento modulare con pannello esterno da 184 mm e interno da 64 mm. 110 PARETI IN CALCESTRUZZO: IL SITEMA “ARXX” E IL SITEMA “CLIMABLOCK” 111 Capitolo 5 Capitolo 5: SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI. Il problema che si pone ad un produttore/fabbricante nel momento in cui si trova a dover, prima perfezionare e poi immettere sul mercato un prodotto, è quello di assicurarsi della sua qualità e quindi di conoscere a fondo le prestazioni di ciò che si sta producendo. Proprio questi obiettivi muovono il lavoro della PONTAROLO ENGINEERING, ditta con la quale, nel corso della tesi, è stata impostata una collaborazione, e che sta mettendo a punto un prodotto innovativo, denominato CLIMABLOCK®, per cui ancora da testare a fondo al fine di ottenere determinate garanzie che permettano di dimostrare la sua competitività nei confronti dei più tradizionali sistemi costruttivi. Il prodotto, già descritto nel capitolo precedente, è ancora in una fase precoce, ma può contare sull’esperienza di diverse aziende straniere (tra tutte l’Arxx, ma anche tante altre) che, con prodotti simili, in altri mercati sono già riuscite a conquistare i propri spazi, puntando proprio sulle qualità del sistema ICF. Sono proprio le qualità del sistema tecnologico che devono essere attualmente certificate, per poterle poi evidenziare e valorizzare nel momento in cui si propone il sistema CLIMABLOCK® come soluzione alternativa e competitiva. Sicuramente un aiuto in tal senso ci viene dalla struttura normativa proposta, prima dalla Comunità Europea, poi dagli Enti Normatori Nazionali, che identificano univocamente e dettagliatamente i requisiti ed i livelli prestazionali propri delle chiusure verticali, categoria alla quale appartiene il sistema CLIMABLOCK®. Il primo documento di interesse pratico ai fini della classificazione di un prodotto da costruzione come le casseforme a perdere in EPS è la Direttiva 89/106/EEC (CPD) “Direttiva prodotti da costruzione”, che identifica quali siano i requisiti essenziali che deve soddisfare un prodotto per poter essere immesso nel circuito del Mercato Europeo. Nella Direttiva troviamo tutte le istruzioni necessarie e l’iter da seguire per poter affiggere sul prodotto il marchio CE, marchiatura necessaria per molti dei prodotti da costruzione e tra i quali troviamo anche i pannelli in EPS. In particolare viene individuata una precisa “Norma di Prodotto”, redatta dal CEN a livello europeo e recepita dall’UNI a livello italiano, nella quale sono specificate le prove da effettuare sul prodotto e i compiti che ciascun soggetto operante, produttore e organismo notificato, deve assolvere e di cui si deve assumere piena responsabilità. Al termine di queste operazioni il produttore potrà dimostrare la conformità del suo prodotto e questa sarà riconosciuta in tutta Europa; tuttavia il marchio CE non è propriamente un “attestato di qualità”, per cui è sempre conveniente accompagnare la marchiatura di conformità europea ad ulteriori attestati che dimostrino l’effettiva validità di quanto proposto. Come richiamato in precedenza la normativa indica chiaramente quali siano i requisiti che devono essere propri del prodotto e successivamente del sistema costruttivo in condizioni di esercizio. 112 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI Questi requisiti sono facilmente individuabili e di seguito elencati: 1. Resistenza meccanica e stabilità; 2. Sicurezza in caso d’incendio; 3. Igiene salute ed ambiente; 4. Sicurezza nell’impiego; 5. Protezione dal rumore; 6. Risparmio energetico e ritenzione del calore; In generale, nell’introduzione di un nuovo pacchetto tecnologico, la ditta produttrice si trova nella necessità di affrontare una duplice serie di verifiche, quelle relative alla marchiatura CE (oggi obbligatoria) dei singoli prodotti componenti (nel nostro caso i pannelli in EPS e le staffe distanziatici in polipropilene) e quelle relative alle prestazioni dell’intera struttura, a loro volta, alcune necessarie per legge ed altre più che altro finalizzate alla dimostrazione volontaria delle qualità del prodotto, anche in un’ottica di confronto con le soluzioni concorrenti. Alla luce di tale intreccio (anche normativo), difficilmente semplificabile, si è scelto, innanzitutto, di assecondare le esigenze del produttore, prendendo in esame le procedure e le prove relative al marchio CE. Quindi, con riferimento alla lista generale delle proprietà dei prodotti da costruzione, si è individuato un sistema di requisiti e prestazioni specifico per il pacchetto tecnologico nel suo complesso, segnalando quelli che già sono stati considerati nell’ambito del percorso di prove per la marchiatura CE. Va infatti precisato che per alcuni requisiti le prove sui singoli componenti garantiscono in modo pressoché automatico la qualità della soluzione tecnologica, mentre per altri la questione è più complessa. A tale riguardo si sono cercati di evidenziare gli aspetti problematici e le verifiche ritenute necessarie. 5.1 Sistema CLIMABLOCK: verifiche collegate all’attestazione “CE” (Prodotti Componenti). 5.1.1 Che cos’è il marchio “CE”? È un marchio obbligatorio, relativamente ai prodotti che sono contenuti in una specifica Direttiva (es. Direttiva Prodotti da Costruzione) che accompagna la dichiarazione di conformità emessa da un fornitore relativamente ai prodotti e ai servizi forniti, a dimostrazione del loro adeguamento a specifiche Direttive CEE e del possesso dei requisiti minimi essenziali. Esso si riferisce alle categorie di prodotti definiti nella Direttiva ed è indispensabile per consentirne la commercializzazione nella Comunità. Per apporre il marchio sui propri prodotti il fornitore deve seguire le procedure contenute nella Direttiva stessa. 5.1.2 Certificazione e marchio CE. La certificazione volontaria di prodotto consente ad una azienda di attestare e valorizzare le peculiarità di un suo prodotto o di una famiglia di prodotti. Ci si rivolge direttamente al consumatore finale garantendo che il livello di qualità di un prodotto sia conforme ad una “disciplinare di produzione”, ossia a requisiti stabiliti in norme tecniche volontarie o in altro tipo di documento equivalente. Non esiste pertanto una specifica norma a cui l’azienda deve conformarsi, ma è il produttore stesso, profondo conoscitore del proprio Know-How, che decide cosa 113 Capitolo 5 valorizzare, attestando la presenza e la capacità di mantenere nel tempo tali caratteristiche peculiari. Definito il disciplinare, il produttore dovrà poi sottoporre alla disamina di un organismo di certificazione accreditato, ai sensi della norma EN45011, il proprio programma produttivo e le specifiche che intende certificare. Dopo una serie di visite ispettive e prove di conformità del prodotto, l’ente certificherà il prodotto e sarà garante del rispetto delle specifiche predeterminate. Emetterà un certificato di conformità e darà licenza d’uso del marchio di conformità, che di solito è quello dell’ente di certificazione stesso. Il Marchio CE (Conformità Europea) è presente su alcuni prodotti attestandone la conformità a tutte le Direttive comunitarie che lo riguardano; è obbligatoria se si intende commercializzare o vendere il prodotto nel mercato europeo. Le norme europee stabiliscono standard minimi a garanzia della sicurezza ed adeguatezza del prodotto stesso. I prodotti per cui è prevista la marchiatura obbligatoria CE sono: macchine, prodotti da costruzione, dispositivi di protezione individuale, materiale elettrico in bassa tensione, giocattoli, dispositivi medici, ascensori, apparecchi a gas, apparecchi e sistemi di protezione in atmosfera potenzialmente esplosiva, recipienti semplici a pressione, caldaie ad acqua alimentate con combustibili liquidi o gassosi, imbarcazioni da diporto, strumenti per pesare a funzionamento non automatico, terminali di telecomunicazione. Se in alcuni casi è sufficiente l’autocertificato del produttore, in altri è l’ente notificato che, dopo aver analizzato la documentazione e aver effettuato test sul prodotto, dichiara che il prodotto è conforme alle direttive applicabili e quindi concedere l’uso del marchio CE. È prevista la predisposizione di un adeguato fascicolo tecnico, contenente dati e registrazioni con la valutazione dei rischi d’uso, i dati di calcolo e di prova, e le adeguate segnalazioni sui pericoli residui e/o le cautele di comportamento. 5.1.3 La marchiatura CE e la Direttiva CPD. La marcatura CE dei prodotti da costruzione è regolata dalla Direttiva 89/106/CEE (CPD), emendata dalla direttiva 93/68/EEC, del 21/12/1988, concerne il riavvicinamento delle disposizioni legislative, regolamentari e amministrative degli Stati membri concernenti i prodotti da costruzione in funzione della libera circolazione delle merci recepita in Italia con D.P.R. 246 del 21/04/93. La marcatura CE non è un marchio di qualità alla pari di altri “marchi volontari” di prodotto diffusi in vari settori, ma unicamente un attestato per la libera circolazione delle merci nell’Unione Europea. 114 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI La CPD intende abbattere le barriere commerciali tra gli Stati membri mediante: • Un sistema armonizzato di specifiche tecniche, • Un sistema di attestazione della conformità comune, • Una rete di organismi notificati, • La marchiatura CE dei prodotti. La marchiatura CE può essere apposta su prodotti: • Conformi alle norme armonizzate, • Conformi a norme nazionali se non esistono norme armonizzate (i documenti nazionali devono essere riconosciuti dalla Commissione Europea), • Conformi a benestare tecnici europei. Gli Stati membri non possono ostacolare la libera circolazione, l’immissione sul mercato o l’utilizzazione nel proprio territorio dei prodotti che soddisfano le disposizioni della CPD. Gli Stati membri devono provvedere affinché l’utilizzazione di tali prodotti ai fini cui sono destinati non venga proibita da norme o condizioni imposte da organismo pubblico in base a una posizione di monopolio. Gli Stati membri possono determinare i livelli di prestazione da osservare nell’ambito delle classificazioni adottate a livello comunitario. Gli Stati membri vigilano sulla corretta utilizzazione della marchiatura CE: se si constata che la marchiatura CE è stata apposta su un prodotto che non soddisfa o non soddisfa più la CPD, lo Stato membro in cui è stata attestata la conformità provvede affinché sia vietata la marchiatura e si provveda al ritiro dei prodotti. 5.1.3.1 I requisiti essenziali. Per “materiale da costruzione” si intende qualsiasi prodotto fabbricato al fine di essere permanentemente incorporato in opere di costruzione le quali comprendono gli edifici e le opere di ingegneria civile. I prodotti da costruzione devono soddisfare i seguenti requisiti essenziali: 1. Resistenza meccanica e stabilità: l’opera deve essere concepita e costruita in modo che le sollecitazioni cui può essere sottoposta durante la costruzione e l’utilizzazione non provochino: o Il crollo dell’intera opera o di una sua parte; o Deformazioni di importanza inammissibile; o Danni ad altre parti dell’opera o alle attrezzature principali o ausiliarie in seguito ad una deformazione di primaria importanza degli elementi portanti; o Danni accidentali sproporzionati alla causa che li ha provocati. 2. Sicurezza in caso di incendio: l’opera deve essere concepita e costruita in modo che, in caso di incendio: o La capacità portante dell’edificio possa essere garantita per un periodo di tempo determinato; o La produzione e la propagazione del fuoco e del fumo all’interno delle opere siano limitate; o La propagazione del fuoco ad opere vicine sia limitata; o Gli occupanti possano lasciare l’opera o essere soccorsi altrimenti; o Sia presa in considerazione la sicurezza delle squadre di soccorso. 115 Capitolo 5 3. Igiene, salute e ambiente: l’opera deve essere concepita e costruita in modo da non compromettere l’igiene o la salute degli occupanti o dei vicini e in particolare in modo da non provocare: o Sviluppo di gas tossici; o Presenza nell’aria di particelle o di gas pericolosi; o Emissione di radiazioni pericolose; o Inquinamento o tossicità dell’acqua o del suolo; o Difetti nell’eliminazione delle acque di scarico, dei fumi e dei rifiuti solidi o liquidi; o Formazione di umidità su parti o pareti dell’opera. 4. Sicurezza nell’impiego: l’opera deve essere concepita e costruita in modo che la sua utilizzazione non comporti rischi di incidenti inaccettabili quali scivolate, cadute, collisioni, bruciature, folgorazioni, ferimenti a seguito di esplosioni. 5. Protezione contro il rumore: l’opera deve essere concepita e costruita in modo che il rumore cui sono sottoposti gli occupanti e le persone situate nelle vicinanze si mantenga a livelli che non nuocciano alla loro salute e tali da consentire soddisfacenti condizioni di sonno, riposo e lavoro. 6. Risparmio energetico e ritenzione di calore: l’opera e i relativi impianti di riscaldamento, raffreddamento ed aerazione devono essere concepiti e costruiti in modo che il consumo di energia durante l’utilizzazione dell’opera sia moderato, tenuto conto delle condizioni climatiche del luogo e degli occupanti. I requisiti essenziali possono essere applicabili tutti, alcuni o soltanto uno e devono essere soddisfatti per una durata di esercizio economicamente ragionevole. Per tenere conto delle differenze di condizioni geografiche e climatiche, di abitudini di vita e dei diversi livelli di protezione esistenti sul piano nazionale, regionale o locale, ogni requisito essenziale può dare luogo a classi o livelli di prestazione. 5.1.3.2 Specifiche tecniche. Per i prodotti vengono elaborate le “norme armonizzate” in base ai mandati conferiti agli Organismi Europei di normalizzazione dalla Commissione Europea: tali norme armonizzate devono essere espresse in termini di requisiti di prestazione del prodotto tenendo conto dei documenti interpretativi. Per i prodotti per i quali non esiste né una norma armonizzata né una norma nazionale riconosciuta o per prodotti particolari vengono emessi dei “benestare tecnici europei” che sono valutazioni tecniche relative all’idoneità del prodotto per l’impiego previsto fondato sulla corrispondenza ai requisiti essenziali per le opere per cui il prodotto deve essere utilizzato. 5.1.3.3 Attestazione della conformità. Il fabbricante o il suo mandatario stabilito nella Comunità è responsabile dell’attestato di conformità di un prodotto ai requisiti di una specificazione tecnica (norma armonizzata o benestare tecnico). I prodotti oggetto di un attestato di conformità beneficiano di una presunzione di conformità che viene stabilita mediante prove o altre verifiche in base alle specifiche tecniche. L’attestato di conformità di un prodotto presuppone che: • Il fabbricante abbia un sistema di controllo della produzione che assicuri che la produzione sia conforme alle specifiche tecniche; 116 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI • Per prodotti particolari indicati nelle specifiche tecniche, oltre il sistema di controllo della produzione, un organismo di certificazione riconosciuto intervenga nella valutazione e sorveglianza del controllo della produzione o dello stesso prodotto. Il livello di attestazione della conformità è determinato in base: • All’importanza che riveste il prodotto nei confronti dei requisiti essenziali ed in particolare a quelli in materia di salute e sicurezza; • Alla natura del prodotto; • All’influenza della variabilità delle caratteristiche del prodotto sulla sua destinazione; • Ai potenziali difetti della fabbricazione del prodotto. Si deve scegliere la procedura meno onerosa possibile compatibilmente con la sicurezza. Tale livello di attestazione è indicato nei mandati e nelle specifiche tecniche. Nella determinazione delle procedure per il rilascio dell’attestato di conformità di un prodotto alle specifiche tecniche devono essere applicati i seguenti metodi di controllo: A. Prove di tipo iniziale (ITT) del prodotto effettuate dal fabbricante o da un organismo notificato; B. Prove su campioni prelevati in fabbrica secondo un determinato piano di controllo prescritto dal fabbricante o da un organismo notificato; C. Prove di verifica su campioni prelevati in fabbrica, sul mercato nei cantieri da parte del fabbricante o di un organismo notificato; D. Prove su campioni prelevati da un lotto già fornito o da fornire effettuata dal fabbricante o da un organismo notificato; E. Controllo di produzione di fabbrica (FPC); F. Ispezione iniziale della fabbrica e del controllo di produzione di fabbrica da parte di un organismo notificato; G. Sorveglianza continua, valutazione e certificazione del piano di controllo di fabbrica da parte di un organismo notificato. Per “controllo di produzione di fabbrica“ si intende il controllo interno permanente della produzione effettuato dal fabbricante. Tutti gli elementi, i requisiti e le disposizioni adottate dal fabbricante devono essere documentate sotto forma di documenti e procedure scritte. Tale documentazione del sistema di controllo della produzione deve garantire una comune interpretazione delle garanzie della qualità e permettere di ottenere le caratteristiche richieste dal prodotto e di controllare le effettive operazioni del controllo del sistema di produzione. 117 Capitolo 5 La CPD prevede quattro livelli di attestazione della conformità per la marchiatura CE: Livello 1: certificazione di parte terza del prodotto e del controllo di produzione di fabbrica. Livello 2: dichiarazione di conformità del prodotto da parte del fabbricante e certificazione da parte terza del piano di produzione di fabbrica. Livello 3: dichiarazione di conformità del prodotto e del controllo di produzione di fabbrica da parte del fabbricante e prove iniziali di tipo effettuate in un laboratorio di parte terza. Livello 4: dichiarazione di conformità del prodotto e del controllo di produzione di fabbrica documentato da parte del fabbricante. Le parti terze coinvolte nella marchiatura CE devono essere specificatamente autorizzate e notificate alla Commissione Europea dagli Stati membri per ogni famiglia di prodotto da costruzione e sono di tre tipi: Organismo di certificazione: organismo imparziale, governativo o meno, che possiede competenza e responsabilità necessarie per eseguire la certificazione di conformità secondo regole fissate. Organismo di ispezione: organismo imparziale con l’organizzazione, il personale, la competenza e l’integrità necessarie per svolgere secondo specifici criteri compiti quali valutazione, raccomandazione di accettazione e verifica delle operazioni di controllo della qualità effettuate dal fabbricante, selezione e valutazione di prodotti sul posto, in fabbrica o altrove secondo criteri specifici. Laboratorio di prova: laboratorio che misura, esamina, prova, classifica o in altri modi determina le caratteristiche di materiali e prodotti. Ciascuno Stato membro comunica alla Commissione Europea l’elenco degli organismi notificati (organismi di certificazione, organismi di ispezione e laboratori di prova) designati per i compiti da svolgere ai fini dei benestare tecnici e delle norme armonizzate. Le attività di certificazione/dichiarazione di conformità per la CPD possono essere svolte da un unico organismo o da organismi distinti: in questo caso l’organismo di ispezione e il laboratorio di prova svolgono la propria attività per conto dell’organismo di certificazione. 118 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI Tabella 5.I: Schema della suddivisione dei compiti tra fabbricante e organismo notificato. Appendice III della CPD Sistema di attestazione della conformità 2 (ii) 1a possibilità 2 (ii) 2a possibilità 2 (ii) 3a possibilità 3 4 X X X X Compiti dell’Organismo notificato X X X X 2 (i) 1+ 1 2+ 2 Compiti del fabbricante 1 Controllo dell’FPC X X X 2 Prove su campioni prelevati in fabbrica X X X 3 ITT 4 ITT Certificazione 5 dell’FPC Sorveglianza 6 dell’FPC 7 Prove sui campioni prelevati in fabbrica o sul mercato X X X X X X X X X 5.1.4 Enti di Certificazione. L’offerta di Enti di Certificazione sul mercato ha raggiunto in Italia (ma non solo) livelli molto elevati, basti pensare che solo quelli accreditati dal SINCERT, che è l’organismo italiano che controlla gli Enti di Certificazione e di Ispezione, sono ormai 60. L’unico criterio imprescindibile per scegliere un Ente è che questo sia appunto accreditato, cioè controllato, da un Organismo di Accreditamento facente parte della famiglia europea EA (European Accreditation) o internazionale IAF (International Accreditation Forum). Gli Organismi di Accreditamento europei della famiglia EA si riconoscono a vicenda; si parla appunto di mutuo riconoscimento. Ad esempio un certificato ISO 9000 emesso da un Ente di Certificazione accreditato dal SINCERT (Organismo di Accreditamento italiano) ha lo stesso valore di un certificato rilasciato da un Ente di Certificazione accreditato dal T.G.A. (Organismo di Accreditamento tedesco). Gli Organismi di Accreditamento operano tutti conformemente ad alcune norme europee della famiglia EN 45000, le quali fissano i criteri che gli Enti di Certificazione e Ispezione e i Laboratori di Prova e Taratura devono avere. L’accreditamento, in sostanza, non è altro che un certificato, come nel caso delle ISO 9000; prevede, quindi, delle visite periodiche di sorveglianza da parte dell’Organismo. Dal momento che un Ente ottiene l’accreditamento significa che opera in maniera indipendente, competente e professionale, secondo parametri oggettivi, definiti appunto dalle EN 450000. 119 Capitolo 5 È importante ricordare che un Ente di Certificazione viene accreditato solo per un certo numero di settori merceologici conosciuti con la sigla EA. Questi codici sono 39 e non sono altro che la traduzione europea dei codici merceologici italiani chiamati NACE, assegnati ad ogni azienda che viene iscritta alla Camera di Commercio. Inoltre, un Ente, oltre ad essere accreditato in più settori EA, può essere accreditato per operare in più schemi di certificazione: ad esempio nella qualità (può rilasciare certificati secondo le ISO 9000) come nell’ambiente (può rilasciare certificati secondo le ISO 14001). L’accreditamento comunque è volontario, quindi non obbligatorio. Qualsiasi Ente, quindi, può in teoria rilasciare certificati di conformità alle norme ISO 9000, a loro volta volontarie. È appunto per questo motivo che, per avere un certificato almeno riconosciuto dai canali ufficiali europei (famiglia EA), è opportuno rivolgersi ad un Ente certificato. L’Ente può essere poi giudicato sulla base di altri parametri, la cui importanza è puramente soggettiva e frutto dell’analisi che ogni imprenditore deve fare. Eccoli qui di seguito: • Riconoscibilità sul mercato di riferimento: italiano e/o internazionale. In quest’ottica potrebbero essere importanti i collegamenti con filiali e/o partners internazionali; • Affidabilità e serietà: l’Ente non deve svolgere attività di consulenza, non deve regalare certificati, deve avere una squadra di valutatori il più possibile omogenea, con un approccio pragmatico e non burocratico in fase ispettiva; • Esperienza per quanto riguarda il settore e le dimensioni dell’azienda da certificare; • Costi competitivi, da parametrare nei tre anni di validità del certificato, considerando tutte le voci che incidono sulla certificazione; • Offerta di servizi non solo legati alla qualità (ISO 9000), ma ad esempio all’ambiente (ISO 14001), alla sicurezza (OHSAS 18001), alla responsabilità sociale (SA 8000), alla certificazione di prodotto, alle attestazioni di conformità (marcatura CE) e alle ispezioni; • Il numero di certificazioni emesse non è sinonimo di “Qualità”. Quando un ente supera le 500 aziende certificate in un anno corre il rischio di non riuscire più a garantire lo stesso livello qualitativo di servizio fino a qual momento erogato. In questi ultimi anni, infatti, si è sviluppata la tendenza da parte di molte aziende a cambiare Ente nel rinnovo del certificato, una volta scaduti i tre anni di validità dello stesso. Da quanto detto si può dedurre e capire l’importanza che lo strumento certificazione riveste in generale in un moderno sistema economico, non solo come momento di crescita interna per l’azienda (con vantaggi organizzativo – gestionali), ma soprattutto come garanzia verso il cliente per quanto riguarda la soddisfazione delle sue aspettative. È per questo motivo che quando si parla di Qualità e Certificazione si parla sempre di soddisfazione del cliente. In quest’ottica gli Enti di Certificazione hanno una grossa responsabilità di fronte al mercato in quanto, se vogliono continuare a lavorare, non possono “regalare” certificati, pena il loro progressivo scadimento e la conseguente perdita d’immagine. 120 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI 5.1.5 Percorso marchiatura CE per i prodotti da costruzione. Fase 1 (indagine preliminare) Il prodotto di interesse rientra nell’obbligo di marcatura? Il punto fondamentale è comprendere e accertarsi se il proprio prodotto rientra nel regime di obbligatorietà e con quali scadenze. A. Controllare l’elenco emanato dal Ministero delle Attività Produttive tramite Decreto Ministeriale del 7 aprile 2004; B. Se il prodotto in esame si trova nell’elenco, verificare: o Il numero della Norma di Prodotto di Riferimento; o La data di entrata in vigore della Norma (regime di Marcatura Volontaria); o La data di fine periodo di consistenza (regime di Marcatura Obbligatoria). C. Se il prodotto non si trova nell’elenco, mantenersi aggiornati periodicamente oppure valutare la possibilità di apporre una Certificazione Volontaria. Fase 2 (compiti e competenze) Chi deve fare cosa? La normativa prevede sempre l’effettuazione di prove iniziali sul prodotto in esame e un controllo sul processo produttivo. I soggetti che devono svolgere tali compiti sono il Produttore, un Ente Notificato dal Ministero delle Attività Produttive, oppure tutti e due in reciproca collaborazione. A. Procurarsi la Norma di riferimento (in vendita presso l’UNI); B. Documentarsi sul sistema di attestazione previsto per il prodotto in esame (vedi allegato Z della Norma di Pertinenza). Fase 3 (percorso operativo) Come si deve operare? In base a quanto prescritto dall’allegato Z di ogni Norma di Prodotto, si procede al percorso di marcatura vero e proprio. Se l’allegato Z prima esaminato prevede l’intervento di un ente notificato: A. L’Organismo, in base ai compiti ad esso assegnati, rilascia: o Certificato di Prodotto (se è previsto l’intervento sia per le prove iniziali che per il controllo del processo di fabbrica); o Certificato di FCP (se è previsto l’intervento nel solo controllo del processo di fabbrica); o Rapporto di prova (se è previsto l’intervento per le sole prove iniziali); o Se previsto dalla norma ci si assoggetta alla sorveglianza di prodotto e/o di FPC di parte terza. B. Al termine dell’intervento dell’Ente Notificato, il Produttore: o Rilascia la Dichiarazione di Conformità da lui sottoscritta, insieme alla documentazione emanata dall’Ente Notificato; o Affligge la Marcatura CE (secondo le modalità specificate nella Norma di Prodotto); o Attua quanto previsto per il mantenimento della Conformità; 121 Capitolo 5 o Si aggiorna circa variazioni delle specifiche tecniche emanate. Se l’allegato Z prima esaminato non prevede l’intervento di un ente notificato: A. Il produttore assolve agli obblighi previsti dalla Norma di Prodotto: o Prove Iniziali di Tipo sul Prodotto (ITT); o Controllo del Processo di Fabbrica (FPC); B. Al termine di tali interventi egli: o Rilascia la Dichiarazione di Conformità da lui sottoscritta; o Affligge la Marcatura CE (secondo le modalità specificate nella Norma di Prodotto); o Attua quanto previsto per il mantenimento della Conformità; 5.1.6 Percorso marchiatura CE per i pannelli in EPS. Come per un qualsiasi prodotto da costruzione anche gli elementi in EPS, oggetto di questa tesi, devono essere sottoposti all’iter necessario a verificare la conformità degli stessi ai requisiti minimi essenziali individuati dalla Direttiva europea. Il primo passo è quello di controllare l’elenco emanato dal Ministero delle Attività Produttive tramite Decreto Ministeriale del 7 aprile 2004; in questo documento vengono richiamati i riferimenti normativi e le date di riferimento che individuano le specifiche tecniche che devono soddisfare gli elementi in EPS al fine di ottenere la Marcatura CE. Come si evince dal decreto, la Norma di Prodotto di riferimento è la UNI EN 13163 del Giugno 2003, “Isolanti termici per l’edilizia; prodotti di polistirene espanso ottenuti in fabbrica; specificazione”, che costituisce il recepimento, in lingua italiana, della Norma Europea EN 13163 del Maggio 2001, e che assume dunque lo status di Norma Nazionale Italiana. 122 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI Figura 5.1: Estratto da: Decreto Ministeriale del 7 aprile 2004. 123 Capitolo 5 5.1.7 L’appendice ZA della norma di prodotto UNI EN 13163. L’appendice ZA delle norme di prodotto europee rispondono al mandato ricevuto dal CEN/CENELEC da parte della Commissione Europea e specificano i requisiti per la marcatura CE. Il mandato specifico per i prodotti per isolamento termico è M/103 (con emendamenti in M/106 e M/130). I sistemi di attestazione della conformità sono indicati nella seguente tabella: Tabella 5.II: Sistemi di attestazione della conformità per prodotti per isolamento termico. Prodotto Utilizzo Classe Qualsiasi (A1, A2, B, C) (1) (A1, A2, B, C) (2) D, E (3) A1 , D, E, F Prodotti per Per usi sottoposti a isolamento termico regolamentazione per la reazione al fuoco Livello di attestazione della conformità 3 1 3 4 (1) Materiali per i quali il comportamento della reazione al fuoco è suscettibile di cambiamenti durante la produzione in generale materiali soggetti a modificazioni chimiche (come per esempio ritardanti la fiamma o dove cambiamenti di composizione possono portare a cambiamenti del comportamento della reazione al fuoco) (2) Materiali per i quali il comportamento della reazione al fuoco non è suscettibile di cambiamenti durante il processo di produzione. (3) Materiali di classe A che, in conformità alla Decisione 96/603, non necessitano di essere testati per la reazione al fuoco. Prodotti per isolamento termico per qualsiasi utilizzo: I compiti dell’Organismo notificato (livello di attestazione 3: laboratorio di prova) devono essere limitati alle seguenti caratteristiche (ove applicabili): • Resistenza termica; • Rilascio di sostanze pericolose; • Resistenza alla compressione (per applicazioni sottoposte a carico); • Permeabilità all’acqua. Prodotti per isolamento termico per usi sottoposti a regolamentazione per reazione al fuoco: • Prodotti con livello di attestazione 1: per le prove di tipo iniziali i compiti dell’Organismo notificato devono essere limitati alla seguente caratteristica: o Euroclassi per la reazione al fuoco come indicato nella Decisione 2000/147/EC della Commissione. • Prodotti con livello di attestazione 1: per l’ispezione iniziale della fabbrica, del controllo di produzione di fabbrica, e per la sorveglianza continua, accertamento e approvazione del controllo di produzione di fabbrica, devono essere d’interesse per l’Organismo notificato i parametri relativi alla seguente caratteristica: 124 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI o Euroclassi per la reazione al fuoco come indicato nella Decisione 2000/147/EC della Commissione. Prodotti con livello di attestazione 3: per le prove di tipo iniziale i compiti dell’Organismo notificato devono essere limitati alla seguente caratteristica: o Euroclassi per la reazione al fuoco come indicato nella Decisione 2000/147/EC della Commissione. • La UNI EN 13163 dunque identifica in maniera esplicita quali sono i compiti affidati all’organismo notificato e va da se che ora bisogna individuare a quale classe appartiene il nostro prodotto. Sicuramente, essendo parte integrante della struttura di un organismo edilizio, non possiamo prescindere dalla valutazione della reazione al fuoco, per cui devremmo individuare a quale euroclasse appartiene l’EPS utilizzato per la realizzazione del sistema CLIMABLOCK. Pur non avendo i riscontri necessari, derivanti dalle relative prove di verifica, su cui basare la scelta dell’euroclasse cui associare i pannelli in EPS, possiamo comunque contare sui dati desunti da vari studi eseguiti in letteratura, che classificano il polistirene mediamente tra le classi “D” ed “E”. Per la determinazione dell’effettiva euroclasse di appartenenza devo far riferimento alla UNI EN 13501-1, “Classificazione al fuoco dei prodotti e degli elementi da costruzione” ed alle specifiche indicazioni in essa contenute riguardanti le prove necessarie alla classificazione del materiale; tuttavia, i dati in possesso sono sufficientemente attendibili e permettono di indirizzare già da subito la trattazione verso quello che verosimilmente sarà il percorso che dovranno affrontare i pannelli in oggetto. Il livello di attestazione così individuato è il numero 3; è a questo punto definita la suddivisione dei compiti tra organismo notificato e fabbricante, con l’ulteriore precisazione che l’FPC è compito esclusivo del fabbricante. 5.1.7.1 Compiti dell’organismo notificato. Come già precisato nel precedente paragrafo, i requisiti che sono da determinare da parte dell’organismo notificato sono cinque e vengono di seguito presentati. Conducibilità termica La conducibilità termica (solitamente indicata con λ) di un materiale è definita come il rapporto tra il flusso di calore Φq ed il gradiente di temperatura: λ= Φq gradT [W/mK] (5.1) Mentre la conducibilità termica è una caratteristica del materiale, la resistenza 2 termica R [m K/W] dipende dalla geometria del manufatto e in particolare per le lastre piane è legata allo spessore d mediante la relazione: R= d λ 2 [m K/W] (5.2) 125 Capitolo 5 La conducibilità termica è una proprietà fondamentale per un prodotto come le lastre di polistirene espanso (EPS) destinate ad impieghi in edilizia per isolamento termico. Secondo la normativa europea la conducibilità e la resistenza termica rientrano fra i requisiti caratteristici da determinare per tutte le applicazioni. La sua misura deve essere condotta secondo la EN 12667 o, per prodotto con alti spessori (s>100 mm), la EN 12939 che richiamano la norma ISO 8301 come metodo di analisi. Il valore della conducibilità termica deve essere dichiarato dal fabbricante alla temperatura di riferimento di 10°C e deve essere misurato nelle seguenti condizioni: • Temperatura media di (10 ± 0,3) °C; • Dopo condizionamento in atmosfera a 23 °C e 50 % U.R. Per le prove iniziali di tipo sul prodotto, il produttore deve avere almeno dieci misurazioni dirette della conducibilità termica o della resistenza termica e per l’ottenimento del valore dichiarato può utilizzare anche dati registrati. Le misurazioni devono essere condotte a intervalli regolari distribuiti in almeno 12 mesi; se sono disponibili meno di 10 misurazioni il periodo può essere esteso per un massimo di tre anni purché prodotto e processo di ottenimento non siano significativamente cambiati. Per nuovi prodotti le determinazioni devono essere effettuate in modo uniformemente distribuito in un periodo non minore di 10 giorni. Nel caso si dichiari sia la conducibilità termica che la resistenza termica si devono utilizzare le formule: λ90,90 = λ m + ks λ R90,90 = dn [W/mK] 2 (λ D 90,90 ) [m K/W] (5.3) (5.4) dove: λ D90,90 = conducibilità termica 90,90 dichiarata (90% frattile con livello di confidenza del 90%), R 90,90 = resistenza termica 90,90 dichiarata (90% frattile con livello di confidenza del 90%), dn = spessore nominale del prodotto, λm = conducibilità termica media dei valori misurati, k = fattore funzionale del numero n di misurazioni disponibili, s λ = deviazione standard delle n misurazioni disponibili: sλ = ∑ (λ i − λm ) 2 (5.5) i (n − 1) Nel caso si dichiari solo la resistenza termica si deve utilizzare la formula: R90,90 = Rm − ks r 126 2 [m K/W] (5.6) SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI dove: R 90,90 = resistenza termica 90,90 dichiarata (90% frattile con livello di confidenza del 90%); k= fattore funzione del numero n di misurazioni disponibili; sr = deviazione standard delle n misurazioni disponibili: sr = ∑ (r i − rm ) 2 (5.7) i (n − 1) La conducibilità e la resistenza termica dichiarata dipendono da due fattori: • La deviazione standard delle misurazioni; • Il numero di misurazioni. Una bassa deviazione standard delle misurazioni è indice di una produzione con caratteristiche costanti nel tempo che si può ottenere mediante un opportuno “controllo di produzione di fabbrica” (F.P.C.: vedere EN 13172). Siccome il fattore k diminuisce all’aumentare delle misurazioni disponibili, per potere dichiarare una “bassa” conducibilità termica (o equivalente, un “alta” resistenza termica) bisogna disporre del maggiore numero possibile di misurazioni dirette. Tabella 5.III: Valori di k per un intervallo di tolleranza unilaterale del 90% con un livello di confidenza del 90%. Numero risultati di prova13 10 20 500 k 2,07 1,77 1,36 Per il controllo di produzione si possono usare anche altri metodi di prova indiretti. La frequenza minima di prova prevista dalla norma europea per ogni linea di produzione è illustrata in tabella 5.IV. Tutte le correlazioni usate devono avere un intervallo di tolleranza del 90%. La norma europea riporta la correlazione, valida per uno spessore di riferimento di 50 mm, conducibilità termica λD (alla temperatura media di 10°) – densità apparente ρa per la prova indiretta espressa come la formula (valida per 8 Kg/m³ ≤ ρa ≤ 55 Kg/m³): λ medio = 0,025314 + 5,1743 ⋅ 10 −5 ρ a + 0,173606 ρa [W/mK] (5.8) 13 Per semplicità di trattazione vengono riportati solo alcuni dei livelli individuati dalla Norma. Per l’elenco completo si rimanda al prospetto A.1 della Norma in esame. Per altri valori di risultati di prova utilizzare la ISO 12491 o l’interpolazione lineare. 127 Capitolo 5 λ medio ≈ 0,027174 + 5,1743 ⋅ 10 −5 ρ a + 0,173606 ρa [W/mK] (5.9) Il progetto di norma riporta pure i fattori di correzione per “l’effetto spessore”. Per l’espressione dei risultati i valori della conducibilità termica dichiarata λ90, 90 devono essere arrotondati per eccesso al più vicino mW/mK e dichiarati in intervalli di 1 mW/mK. I valori della resistenza termica dichiarata R90, 90 devono essere arrotondati per difetto al più vicino 0,05 m² K/W e dichiarati in intervalli di 0,05 m² K/W. Indicazioni per ricavare la conducibilità termica di progetto per temperature medie diverse da 10 °C e umidità relative diverse da 50% U.R. possono essere trovate nel progetto di norma prEN ISO 10456. Tabella 5.IV: Frequenze minime di prova per resistenza termica e conducibilità. Proprietà Prove dirette Frequenza 1 ogni 24 h 1 ogni 3 mesi Resistenza termica e conduttività termica 1 ogni 3 mesi 1 ogni anno Prove indirette Metodo di prova Frequenza e massa di manufatto stampato o massa volumica 1 ogni 2 h (utilizzando la correlazione del fabbricante) e altro metodo di prova per la 1 ogni settimana conduttività termica e massa volumica (utilizzando la correlazione 1 ogni 2 h indicata nella figura B.2 della UNI EN 13163) Si possono, dunque, migliorare le prestazioni del materiale secondo tre modalità: • Fare in modo di ottenere una deviazione standard contenuta, agendo sulla linea di fabbrica in modo da potenziare la qualità finale del prodotto; • Provvedere ad un numero elevato di misurazioni in modo da ottenere un “k” il più piccolo possibile; • Dal punto di vista fisico è sufficiente utilizzare un materiale con una densità volumica più elevata; questo, però, va un po’ a discapito della leggerezza che è caratteristica propria di questo specifico prodotto. Rilascio di sostanze pericolose L’attuale versione della Normativa di Prodotto non ha ancora identificato quali siano i metodi prova utili alla classificazione dei prodotti in polistirene secondo questo requisito. 128 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI È doveroso specificare che l’EPS gode di alcune proprietà che lo rendono decisamente innocuo per quanto riguarda l’ambiente e l’uomo: Sicurezza L’EPS non è tossico ed è totalmente inerte. Non contiene CFC (clorofluorcarburi) o HCFC e non vengono neppure utilizzati durante la produzione. Non contiene alcun elemento nutritivo e quindi non permette l’annidarsi di microorganismi. Riciclo L’EPS può essere riciclato in molti modi: all’interno di nuovi prodotti, incenerito per recuperare energia, oppure riutilizzato per fini secondari. Salute L’EPS non provoca danni alla salute di chi lo utilizza o lo installa. Inquinamento L’utilizzo di 10 Kg di EPS per l’isolamento termico di un edificio permette di risparmiare per il riscaldamento di quest’ultimo 4000 litri di gasolio in 50 anni di vita. Sono due i requisiti che vanno considerati sotto questo paragrafo. Resistenza a compressione Sono due i requisiti che vanno considerati sotto questo paragrafo. Sollecitazione a compressione al 10% di deformazione La prova deve essere condotta secondo la norma EN 826 e consiste nella compressione di una provetta per valutarne la resistenza allo schiacciamento. Condizionamento (per un minimo di sei ore) e prova vanno condotte a T = (23 ± 5) °C. In caso di controversia, condizionamento (per almeno 14 giorni) e prove devono essere condotte a T = (23 ± 2) °C. e U.R. = (50 ± 5) %. Tutte le correlazioni usate devono avere un intervallo di tolleranza del 90% con un livello di confidenza del 90%. La norma europea di sistema fornisce una prova indiretta per la determinazione della compressione al 10% di deformazione σ10 attraverso la misura della densità apparente 3 ρa utilizzando le formule (valida per ρa ≥ 11 Kg/m ): σ 10, medio = 10,0 ⋅ ρ a − 81,0 [kPa] (5.10) σ 10, medio = 10,0 ⋅ ρ a − 81,0 [kPa] (5.11) 129 Capitolo 5 Tabella XI: Frequenze minime di prova per sforzo di compressione al 10% della deformazione. Proprietà Prove dirette Frequenza 1 ogni 24 h 1 ogni 3 mesi Resistenza a compressione al 10% della deformazione 1 ogni anno Prove indirette Metodo di prova Frequenza e massa di manufatto stampato o massa volumica 1 ogni 2 h (utilizzando la correlazione del fabbricante) e massa volumica (utilizzando la correlazione 1 ogni 2 h indicata nella figura B.1 della presente Norma) Nessun risultato di prova deve essere minore del valore indicato in tabella per il livello dichiarato. Tabella 5.VI: Livelli per la sollecitazione a compressione al 10% di deformazione. Livello14 CS(10) 30 CS(10) 100 CS(10) 500 Requisito [kPa] ≥30 ≥100 ≥500 Si determina dunque il livello prestazionale del prodotto che, sostanzialmente, dipende ancora una volta dalla densità apparente ρa. Deformazione in condizioni specifiche di carico compressivo e di temperatura: Le deformazioni in specifiche condizioni di carico e temperatura deve essere determinata in accordo con la EN 1605. Per ciascuna condizione di prova la differenza tra la deformazione relativa, ε1, dopo l’intervallo A e ε2 dopo l’intervallo B non deve essere maggiore dei dati indicati nella tabella 5.VII per il livello dichiarato. 14 Per semplicità di trattazione vengono riportati solo alcuni dei livelli individuati dalla Norma. Per l’elenco completo si rimanda al prospetto 5 della Norma in esame. 130 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI Tabella 5.VII: Livelli di deformazione in specifiche condizioni di carico e temperatura. Livello DLT(1) 5 DLT(2) 5 DLT(3) 5 Condizione Carico: 20 kPa Temperatura: (80±1)°C Tempo: (48±1) h Carico: 40 kPa Temperatura: (70±1)°C Tempo: (168±1) h Carico: 80 kPa Temperatura: (60±1)°C Tempo: (168±1) h Requisito % ≤5 ≤5 ≤5 Permeabilità all’acqua Anche per questo requisito sono due le situazioni da tenere in considerazione. Assorbimento d’acqua a lungo termine per immersione: L’assorbimento d’acqua a lungo periodo per immersione, deve essere determinato in accordo con la EN 12087. Nessun risultato di prova dell’assorbimento d’acqua per immersione totale, Wlt, deve essere maggiore del valore indicato in tabella per il livello dichiarato. Nessun risultato di prova dell’assorbimento d’acqua per immersione parziale, Wlp, deve essere maggiore di 0,5 kg/m2. Tabella 5.VIII: Livelli di assorbimento d’acqua a lungo periodo per immersione totale. Livello WL(T) 5 WL(T) 3 WL(T) 2 WL(T) 1 Requisito % ≤5,0 ≤3,0 ≤2,0 ≤1,0 Assorbimento d’acqua a lungo termine per diffusione: L’assorbimento d’acqua a lungo periodo per diffusione, deve essere determinato in accordo con la EN 12088. Nessun risultato di prova dell’assorbimento d’acqua, WdV, deve essere maggiore del valore indicato in tabella per il livello dichiarato. Tabella 5.IX: Livelli di assorbimento d’acqua a lungo periodo per diffusione. Livello WD(T) 15 WD(T) 10 WD(T) 5 WD(T) 3 Requisito % ≤15 ≤10 ≤5 ≤3 Reazione al fuoco Essendo un prodotto che andrà a far parte di una struttura muraria sicuramente sarà soggetto a restrizioni dal punto di vista del comportamento al fuoco. 131 Capitolo 5 Le nuove Norme Armonizzate classificano i vari prodotti dal punto di vista della reazione al fuoco secondo euroclassi individuate, in particolare, dalla UNI EN 13501-1, “Classificazione al fuoco dei prodotti e degli elementi da costruzione”. Tabella 5.X: Euroclassi per la reazione al fuoco. Euroclassi A (A1 e A2) B C D E F Reazione al fuoco Nessun contributo al fuoco Contributo al fuoco molto limitato Contributo al fuoco limitato Contributo al fuoco accettabile Reazione al fuoco accettabile Nessun comportamento determinato L’individuazione della classe di appartenenza, compito che spetta all’organismo notificato, si fa in base a dei particolari test approvati dal CEN: 1. EN ISO 1182, test sulla non-combustibilità: il test è adatto per prodotti che non contribuiscono significativamente a creare un incendio e, essenzialmente, riguardano le classi A1, A2, A1fl, A2fl. 2. EN ISO 1716, determinazione del potere calorifico: il test determina il rilascio totale massimo di calore di un prodotto sottoposto a completa combustione. Fa riferimento alle classi A1, A2 e A1fl e A2fl. 3. EN ISO 11925/2, test di infiammabilità: questo test esamina l’infiammabilità di campioni esposti a una fiamma per una durata di 15-30 secondi. Il test è rilevante per la classi A2-E in quanto è il primo test ad essere effettuato nella ricerca della classificazione. 4. EN 13823, il test del Single Burning Item (SBI): questo test determina il potenziale di un prodotto nei confronti di un incendio in sviluppo quando è esposto a una fiamma; 5. EN 13501-1, Classificazione: le metodologie sopra ricordate sono tutte inserite nel processo di classificazione che descrive le prestazioni richieste dai test per ottenere le euroclassi A1,A2 – E, rappresentate nella tabella 5.X. L’euroclasse F indica prestazioni non determinate. Per ottenere la classe “E” deve essere eseguita la prova della piccola fiamma (EN ISO 11925/2). Per ottenere invece le classi “D”, “C” o “B” sono necessari entrambi i test, SBI e della piccola fiamma. L’SBI dà informazioni sulla prima fase subito dopo l’accensione, prima che il fuoco si sia ben sviluppato. I criteri specifici misurati nel SBI sono: • FIGRA: indice del tasso di crescita del fuoco; • LFS: espansione laterale della fiamma; • THR600: rilascio di calore totale durante i primi 600 secondi. La prestazione di un prodotto dipende sia dall’uso finale che se ne fa, sia dalle caratteristiche fondamentali del materiale stesso e il suo “thermal attack”. La 132 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI prestazione del materiale dovrebbe quindi essere testata per comprovare la sua applicazione finale. Un materiale può dare prestazioni multiple, quindi con classificazioni differenti in relazione alle sue diverse applicazioni finali. Requisiti specifici per la prova di non combustibilità e per la prova del potere calorifico La non combustibilità e il potenziale calorifico sono caratteristiche del prodotto e, pertanto, sono indipendenti dall’utilizzo finale del prodotto. Per i prodotti omogenei tali caratteristiche sono determinate direttamente. La non combustibilità e il potere calorifico dei prodotti non omogenei sono determinati indirettamente mediante regole normative, dai dati ottenuti sui loro componenti sostanziali e non sostanziali. Requisiti specifici per la prova (SBI), per la prova di accendibilità e per la valutazione del comportamento al fuoco dei pavimenti utilizzando una fonte di calore radiante Il contributo potenziale di un prodotto ad un incendio non dipende solo dalle sue proprietà intrinseche e dall’attacco termico, ma anche in grande misura dalla sua condizione di utilizzo finale. Deve pertanto essere sottoposto a prova in modo da simulare la sua condizione finale15 di applicazione. Questa condizione finale di applicazione di solito include gli aspetti seguenti: • l’orientamento del prodotto; • la sua posizione in relazione agli altri prodotti adiacenti (substrato, fissaggio, ecc.). Gli orientamenti tipici sono: • verticale, di fronte ad uno spazio aperto (posizione parete/facciata); • verticale, di fronte ad uno spazio vuoto; • orizzontale con la faccia esposta rivolta verso il basso (posizione soffitto); • orizzontale con la faccia esposta rivolta verso l’alto (posizione pavimento); • orizzontale all’interno di uno spazio vuoto. Tutti i prodotti da costruzione, ad eccezione dei pavimenti, devono essere sottoposti a prova nella posizione verticale ai fini della classificazione di reazione al fuoco. Tenendo in considerazione il ruolo dei substrati e dei dispositivi di fissaggio nel contributo potenziale ad un incendio, un singolo prodotto può essere classificato in diverse classi, in funzione della sua condizione finale di applicazione. Se si prevede una sola applicazione finale, deve essere sottoposto a prova solo tale applicazione finale. I prodotti che nella pratica sono posizionati su vuoti verticali o orizzontali, devono essere sottoposti a prova con un’intercapedine d'aria. Per tali utilizzi, i prodotti asimmetrici possono essere sottoposti a prova e classificati per ciascuna faccia separatamente. Per ridurre il numero di prove, la EN 13238 riporta una serie di substrati di riferimento, mentre diverse condizioni di fissaggio rappresentative sono riportate nel metodo di prova pertinente o nelle specifiche del prodotto. Il committente può 15 Si dovrebbe notare che, per il fatto che un prodotto può essere utilizzato in condizioni finali di applicazione diverse, esso può avere classificazioni diverse a seconda di ciascuna applicazione. 133 Capitolo 5 tuttavia non scegliere nessuno dei substrati di riferimento o delle condizioni di fissaggio rappresentative, sebbene ciò limiti il campo di applicazione dei risultati della prova e delle classificazioni ottenuti. Nella prova di accendibilità (EN ISO 11925-2), i prodotti sono sottoposti a prova con le fiamme che investono la superficie solo se nella condizione finale di applicazione prevista non si può verificare un attacco della fiamma diretto sulla parte laterale. Questo è il caso dei pavimenti. Se i bordi possono essere esposti nelle condizioni finali di applicazione, bisogna applicare l’attacco della fiamma sia sulla superficie che sulla parte laterale. La seguente tabella rappresenta un breve schema della frequenza minima con cui effettuare le prove dirette sui prodotti. Tabella 5.XI: Frequenze minime di prova per reazione al fuoco. Classe di reazione al fuoco Prove dirette Metodo di analisi Frequenza16 B, C, D prEN ISO 13823 + prEN ISO 11925-2 E prEN ISO 11925-2 1 prova per mese o 1 ogni 2 anni + metodo indiretto (prova semplificata di piccola fiamma una a settimana) 1 prova per settimana o 1 ogni 2 anni + metodo indiretto (prova semplificata di piccola fiamma una a settimana) 1 prova per settimana o 1 ogni 2 anni + metodo indiretto (prova semplificata di piccola fiamma una a settimana) Affinché un prodotto possa rientrare in una data classificazione, tutti i criteri relativi, riportati nel prospetto 1 o 2 della UNI EN ISO 13501-1, devono essere conformi con i requisiti dichiarati. A titolo di sintesi di seguito sono indicate le caratteristiche di prodotto e le situazioni che in qualche maniera possono influenzare la reazione al fuoco dei prodotti in EPS (sia per la EN 13823 e EN ISO 11925-2): • Spessore: L’influenza dello spessore nei test specifici con la EN ISO 11925-2 sul comportamento al fuoco deve essere presa in considerazione. Quando testata con la EN 13823 lo spessore del prodotto in EPS potrebbe influenzare i parametri della prestazione al fuoco. • Densità: La densità del prodotto potrebbe influenzare i parametri della prestazione al fuoco sia con le prove EN 13823 che EN ISO 11925-2. • Composizione del prodotto: L’EPS può essere realizzato con prodotti normali o ritardati alla fiamma. • Tipologia del rivestimento: I tipi di rivestimento, incluso quello a cappotto, influenza i parametri della prestazione al fuoco. 16 La frequenza delle prove indirette (perdita di ignizione, densità apparente e spessore) sono funzione della classe di reazione al fuoco e del tipo di componenti presenti nel prodotto. 134 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI • • • • • • • • • • Spessore e densità del rivestimento; Tipologia e quantità del collante per il rivestimento; Composizione della parete. Strato su cui è applicato il pannello in EPS: Per le prove indirette i test specifici sono effettuati senza alcun substrato. Presenza o meno di cavità o intercapedini d’aria: Se il prodotto viene installato con la presenza di intercapedini queste devono essere previste per la prova di comportamento al fuoco. Tipologia degli ancoraggi; Orientazione del pannello e relativa geometria; Dimensione e posizionamento del campione durante il test; Fissaggio del campione durante la prova; Particolare esposizione all’attacco termico: Le prove specifiche avvengono con coinvolgimento diretto del materiale in quanto i prodotti non sono installati con dei profili di protezione. Quando il marchio CE (del solo prodotto) è richiesto in un Stato Membro, il prodotto dovrà essere testato senza alcuna indicazione sull’uso finale. 5.1.7.2 Compiti del produttore. A questo punto i compiti dell’organismo notificato si fermano qui; il resto delle caratteristiche individuate dalla UNI EN 13163 sono a carico del produttore che si potrà avvalere di laboratori di prova esterni oppure, se ne ha la possibilità, di effettuare le prove per la determinazione dei livelli prestazionali direttamente in proprio. Per semplicità di trattazione verrà proposto uno schema con tutte le prove proposte dalla UNI EN 13163, evidenziando i requisiti le cui prove sono già state affrontate dall’organismo notificato e specificando successivamente i rimanenti a carico del produttore. Tabella 5.XII: Metodi di prova, campioni e condizioni. Numero minimo di misure Condizioni specifiche prEN 12667 o Da Norma EN 12939 1 - EN 822 Full-size 1 - Spessore EN 823 Full-size 1 Squadratura EN 824 Full-size 1 Carico di (250 ± 5) Pa - Planarità EN 825 Full-size 1 - Titolo 17 Resistenza termica e conduttività termica Lunghezza e spessore Metodo di prova Dimensione campione [mm] 17 I requisiti scritti in grassetto sono quelli il cui controllo e/o valutazione è a carico dell’Organismo notificato. Tutti gli altri rimangono sotto il controllo del produttore. Questo come specificato nell’appendice ZA della UNI EN 13163. 135 Capitolo 5 Stabilità dimensionale sotto condizioni di laboratorio normali Stabilità dimensionale sotto condizioni di specifiche Resistenza a flessione EN 1603 Full-size 3 - EN 1604 200x200 3 - EN 12089 300x150x50 3 Metodo B Reazione al fuoco Stabilità dimensionale sotto temperatura EN 1604 specifica e umidità Deformazione sotto EN 1605 compressione condizioni di temperatura Vedi prEN 13501-1 200x200 3 - 50x50x50 3 - Compressione al 10% della deformazione EN 826 50x50x50 3 - Trazione perpendicolare alle facce EN 1607 50x50x50 3 - EN 1606 50x50x50 2 - EN 12087 200x200 3 Totale metodo 1A e 2A EN 12088 500x500 2 - EN 12091 200x200 6 - Trasmissione di vapore acqueo EN 12086 100x100 5 - Resistenza dinamica EN 29052-1 200x200 3 - Creep in compressione Assorbimento d’acqua per immersione Assorbimento d’acqua per immersione Resistenza al gelo 136 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI Spessore dL Spessore dB Riduzione spessore a lungo termine Densità apparente Rilascio di sostanze pericolose Misurato 300 s dopo che il precarico è stato rimosso EN 12431 200x200 3 EN 1606 - EN 1602 Full-size 5 - - - - - La normativa prevede dunque che il produttore si occupi della specificazione dei requisiti rimanenti ai fini del rilascio della certificato di conformità europea. Caratteristiche dimensionali Le caratteristiche dimensionali comprendono la lunghezza e la larghezza, lo spessore, l’ortogonalità e la planarità. Il controllo da effettuare su questi parametri è relativo alle tolleranze massime imposte dalle relative normative (UNI EN 822-823824-825). Una volta effettuato il controllo posso associare al mio prodotto una specifica classe di appartenenza per ciascun parametro che permetterà di identificare velocemente, dall’etichetta sul prodotto, il livello di prestazione che può garantire il pannello in EPS. Tabella 5.XIII: Classi per le tolleranze dimensionali. Proprietà Lunghezza Larghezza Spessore Ortogonalità Planarità Classe L1 L2 W1 W2 T1 T2 S1 S2 P1 P2 P3 P4 Tolleranze Pannelli Rotoli ±0,6% oppure ±3 mm -1% e +illimitato ±2 mm ±0,6% oppure ±3 mm ±0,6% oppure ±3 mm ±2 mm ±2 mm ±1 mm ±5 mm/1000 mm ±2 mm/1000mm ±30 mm ±15 mm ±10 mm ±5 mm 137 Capitolo 5 Stabilità dimensionale in condizioni di laboratorio: La stabilità dimensionale in condizioni normali di laboratorio (23°C, 50% di umidità relativa) deve essere determinata in accordo con la EN 1603. Le relative variazioni in lunghezza, ∆εl, e larghezza, ∆εb, non devono essere maggiori dei valori indicati in tabella per la classe dichiarata. Tabella 5.XIV: Classi di stabilità dimensionale in condizioni normali laboratorio. Classe DS(N) 5 DS(N) 2 Requisito ±0,5 ±0,2 Stabilità dimensionale in specifiche condizioni di temperatura e umidità La stabilità dimensionale in specifiche condizioni di temperatura e umidità deve essere determinata in accordo con la EN 1604. La prova deve essere condotta dopo condizionamento per 48 h a (23 ± 2) °C e (90 ± 5)% di umidità relativa. Le relative variazioni in lunghezza, ∆εl, larghezza, ∆εb, e spessore, ∆εd, non devono essere maggiori dell’1%. Resistenza a flessione La resistenza a flessione, σb, deve essere determinata in accordo con la EN 12089. Ai fini della manipolazione i prodotti devono possedere un livello minimo di resistenza a flessione di 50 kPa. Vengono altresì indicati i livelli prestazionali e relativi codici. Tabella 5.XV: Livelli di resistenza a flessione. Livello18 BS50 BS150 BS750 Requisito [kPa] ≥50 ≥150 ≥750 Stabilità dimensionale in condizioni specifiche di temperatura ed umidità: Le dimensioni che entrano in gioco in questo requisito sono la lunghezza, la larghezza e lo spessore. Le variazioni relative di queste dimensioni non devono essere maggiori dei valori indicati in tabella per il livello dichiarato, in accordo con quanto previsto dalla EN1604. Tabella 5.XVI: Livelli di stabilità dimensionale in specifiche condizioni di temperatura e umidità. Livello DS(70,-) 1 DS(70,-) 2 DS(70,-) 3 DS(70,90) 1 18 Condizione 48 h, 70°C 48 h, 70°C 48 h, 70°C 48 h, 70°C, 90% Requisito % 1 2 3 1 Per semplicità di trattazione vengono riportati solo alcuni dei livelli individuati dalla Norma. Per l’elenco completo si rimanda al prospetto 7 della Norma in esame. 138 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI Resistenza alla trazione perpendicolare alle facce: La resistenza a trazione perpendicolare alle facce, σmt, deve essere determinata in accordo con la EN 1607. Nessun risultato di prova deve risultare minore del valore indicato in tabella per il livello dichiarato. Tabella 5.XVII: Livelli di resistenza a trazione. Livello19 TR20 TR100 TR400 Requisito [kPa] ≥20 ≥100 ≥400 Scorrimento plastico (creep) a compressione: Lo scorrimento viscoso a compressione, εct, e la riduzione totale di spessore, εt, devono essere determinati dopo almeno centoventidue giorni di prova ad una sollecitazione a compressione dichiarata, σc, espresso in intervalli di almeno 1 kPa e i risultati devono essere estrapolati trenta volte al fine di ottenere i livelli dichiarati in accordo con la EN 1606. Lo scorrimento viscoso a compressione deve essere dichiarato per livelli, i2, e la riduzione totale di spessore deve essere dichiarata per livelli, i1, con intervalli di 0,5% alla sollecitazione dichiarata. Nessun risultato di prova deve essere maggiore dei livelli dichiarati alla sollecitazione dichiarata. Tabella 5.XVIII: Esempi di dichiarazione di livelli di scorrimento viscoso a compressione. Livello CC(i1/i2/10) σc20 CC(i1/i2/25) σc CC(i1/i2/50) σc Tempo di prova [giorni] Tempo di estrapolazione [anni] Sollecitazione dichiarata σc [kPa] 122 10 σc 304 608 25 50 σc σc Requisito % i 1 ≤i e i 2 ≤i Resistenza al gelo-disgelo La resistenza al gelo-disgelo deve essere determinata in accordo con la EN 12091 utilizzando campioni preparati mediante immersione totale in accordo con la EN 12087. La riduzione della sollecitazione a compressione al 10% di deformazione, σ10, deve essere minore del 10% dopo 300 cicli di gelo-disgelo. Trasmissione del vapore d’acqua Le proprietà di trasmissione del vapore d’acqua devono essere determinate in accordo con la EN 12086 e dichiarate come fattore di resistenza alla diffusione del 19 Per semplicità di trattazione vengono riportati solo alcuni dei livelli individuati dalla Norma. Per l’elenco completo si rimanda al prospetto 6 della Norma in esame. 20 Con riferimento al codice di designazione CC(i1/i2/y) σc in accordo con 6, un livello dichiarato CC(2,5/2/50)100 indica, per esempio, un valore non maggiore del 2% per lo scorrimento viscoso a compressione e 2,5% di riduzione complessiva di spessore dopo estrapolazione a 50 anni (cioè 30 volte 608 giorni di prova) sotto una sollecitazione dichiarata di 100 kPa. 139 Capitolo 5 vapore d’acqua, µ, per prodotti omogenei e come resistenza al vapore d’acqua, Z, per prodotti rivestiti. Nessun risultato di prova di µ deve essere maggiore del valore dichiarato e nessun risultato di prova di Z deve essere minore del valore dichiarato. In assenza di dati di misurazione, il fattore di resistenza alla diffusione del vapore d’acqua, µ, di prodotti in EPS può essere scelto dal prospetto D.2 della EN 13163. Rigidità dinamica: La rigidità dinamica, s’, deve essere determinata in accordo con la EN 29052-1 senza precarico. Nessun risultato di prova deve essere maggiore del valore indicato in tabella per il livello dichiarato. Per prodotti a livello CP2 (vedere comprimibilità), se il carico applicato è maggiore di 5,0 kPa, la rigidità dinamica, s’, deve essere determinata sotto il carico applicato più il peso proprio dello strato di rivestimento. Tabella 5.XIX: Livelli di rigidità dinamica. Livello21 SD50 SD20 SD5 Requisito [MN/m3] ≤50 ≤20 ≤5 Spessore dL: Lo spessore, dL, deve essere determinato in accordo con la EN 12431 sotto un carico di 250 Pa. Nessun risultato di prova deve scostarsi dallo spessore dichiarato, dL, di più delle tolleranze indicate in tabella per la classe in etichetta. Tabella 5.XX: Classi per tolleranze sullo spessore. Livello T3 T4 Requisito [MN/m3] -5% oppure -1 mm 0 +15% oppure +3 mm +10% o +2 mm per dL<35 mm +15% o +3 mm per dL≥35 mm Spessore, dB: Lo spessore, dB, deve essere determinato in accordo con la EN 12431 con una pausa di 300 s prima di misurare dB. Comprimibilità, c: La comprimibilità, c, deve essere determinata come differenza tra dL e dB. Nessun risultato di prova deve essere maggiore dei valori indicati in tabella per il livello dichiarato. 21 Per semplicità di trattazione vengono riportati solo alcuni dei livelli individuati dalla Norma. Per l’elenco completo si rimanda al prospetto 10 della Norma in esame. 140 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI Tabella 5.XXI: Livelli di comprimibilità. CP5 CP4 CP3 Carico applicato sullo strato di rivestimento [kPa] ≤2,0 ≤3,0 ≤4,0 CP2 ≤5,0 Livello Requisito [mm] Tolleranza [mm] ≤5,0 ≤4,0 ≤3,0 ≤2 per dL<35 mm ≤3 per dL≥35 mm ≤2,0 ≤1 per dL<35 mm ≤2 per dL≥35 mm Per quanto descritto rimangono ben definite le prove da svolgere da parte del produttore, che deve occuparsi successivamente, in quanto il livello di attestazione è il numero 3, del controllo del processo di fabbrica. Anche questa operazione si svolge attraverso delle prove che devono essere effettuate periodicamente. Le caratteristiche indagate sono sempre le stesse e la finalità dei controlli è di garantire che il livello prestazionale non cambi nel tempo. Tabella 5.XXII: Controllo di produzione in fabbrica, frequenze minime di prova. Proprietà Prove dirette Frequenza 1 ogni 24 h 1 ogni 3 mesi Resistenza termica e conduttività termica 1 ogni 3 mesi 1 ogni anno Lunghezza e larghezza Spessore Ortogonalità Planarità Stabilità dimensionale Resistenza a flessione 1 ogni 2 h 1 ogni 2 h 1 ogni 4 h 1 ogni 8 h ITT 1 ogni giorno 1 ogni 3 mesi Prove indirette Metodo di prova Frequenza e massa di manufatto stampato o massa volumica 1 ogni 2 h (utilizzando la correlazione del fabbricante) e altro metodo di prova per la 1 ogni settimana conduttività termica e massa volumica (utilizzando la correlazione 1 ogni 2 h indicata nella figura B.2 della UNI EN 13163) E metodo del fabbricante 1 ogni giorno 141 Capitolo 5 Reazione al fuoco Stab.tà dim.le in specifiche cond.ni di compr.ne e umidità Def.ne in specifiche cond.ni di carico a compr.ne e temp.ra Vedere prospetto B.2 della UNI EN 13163 ITT - - ITT - - 1 ogni 24 h e massa di manufatto stampato o massa volumica (utilizzando la correlazione del fabbricante) e massa volumica (utilizzando la correlazione indicata nella figura B.1 della presente Norma) E resistenza a flessione - 1 ogni 3 mesi Resistenza a compressione al 10% della deformazione 1 ogni anno Res.za a traz.ne perpend.re alle facce Scorrimento viscoso a compressione Assorb.to d’acqua per immersione Assorb.to d’acqua per diffusione Resistenza gelo disgelo Trasmissione del vapore d’acqua Rigidità dinamica Spessore, dL, comprimibilità Rilascio di sostanze pericolose 1 ogni giorno 1 ogni 3 mesi 1 ogni 2 h 1 ogni 2 h 1 ogni giorno ITT - - ITT - - ITT - - ITT - - ITT - Valori tabulati 1 ogni settimana 1 ogni giorno 1 ogni settimana - - - - - 5.1.7.3 Codice di designazione. Il produttore (a meno che la proprietà non venga dichiarata) deve assegnare ai prodotti in EPS un codice (dove “i” indica il livello o la classe) riportanti classi, livelli o valori limite: EPS EN 13163 142 Polistirene espanso Riferimento alla norma SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI Ti Li Wi Si Pi DS (TH)i BSi CS (10)i DS (N)i DLT(i)5 TRi CC(i1/i2/y)σc WL (T)i WD (V)i Mui o Zi CPi Tolleranza sullo spessore Tolleranza sulla lunghezza Tolleranza sulla larghezza Tolleranza sulla perpendicolarità Tolleranza sulla planarità Stabilità termica in condizioni specifiche di temperatura e umidità Resistenza a flessione Resistenza a compressione al 10% di deformazione Stabilità dimensionale in condizioni normalizzate di laboratorio Deformazione in condizioni specifiche di carico compressivo e di temperatura Resistenza a trazione perpendicolare alle facce Scorrimento plastico (creep) a compressione Assorbimento d’acqua a lungo termine per immersione Assorbimento d’acqua a lungo termine per diffusione Rigidità dinamica Compressibilità 5.1.7.4 Certificato CE e dichiarazione di conformità. In caso di prodotti sotto sistema 3 o (3 e 4): quando la conformità alle condizioni della presente appendice viene raggiunta, il fabbricante o il suo rappresentante autorizzato nella SEE - Spazio Economico Europeo (EEA), deve redigere e trattenere una dichiarazione di conformità (Dichiarazione CE di conformità) che dà diritto al fabbricante di apporre la marcatura CE. La dichiarazione deve comprendere: • nome e indirizzo del fabbricante o del rappresentante autorizzato nella SEE – Spazio Economico Europeo (EEA), e luogo di produzione; • descrizione del prodotto (tipo, identificazione, impiego, ...) e una copia delle informazioni che accompagnano la marcatura CE; • disposizioni alle quali il prodotto risulta conforme (per esempio appendice ZA della presente norma EN); • condizioni particolari applicabili all’impiego del prodotto (per esempio disposizioni per l’impiego in certe condizioni, ecc.); • nome e indirizzo del(i) laboratorio(i) notificato(i); • nome e posizione della persona autorizzata a firmare la dichiarazione a nome del fabbricante o del suo rappresentante autorizzato. La dichiarazione e la certificazione sopraindicata deve essere presentata nella lingua o lingue ufficiale(i) dello stato membro in cui il prodotto deve essere impiegato. La validità della dichiarazione/certificazione deve essere verificata almeno una volta all’anno. 143 Capitolo 5 5.1.7.5 Marcatura CE ed etichettatura. Il fabbricante o il suo rappresentante autorizzato nella SEE - Spazio Economico Europeo (EEA), è responsabile dell’apposizione della marcatura CE. L’apposizione deve essere fatta sul prodotto stesso, su un’etichetta fissata ad esso o sul suo imballaggio. La marcatura CE consiste esclusivamente nelle lettere "CE" nella forma specificata nella Direttiva 93/68/CE seguita dal numero di identificazione dell’organismo notificato nel caso di prodotti sotto sistema 1. La marcatura CE per prodotti in polistirene espanso deve essere accompagnata dalle informazioni sottoindicate: Figura 5.2: Esempio di informazioni sulla marcatura CE. In aggiunta a ogni informazione specifica relativa a sostanze pericolose indicata sopra, il prodotto dovrebbe anche essere accompagnato, quando e dove richiesto e nella forma appropriata, da una documentazione elencante ogni altra legislazione su sostanze pericolose alla quale è richiesta la conformità, insieme a ogni informazione richiesta da quella legislazione. 5.1.8 Classificazione dei prodotti. I prodotti sono divisi in classi, di cui quelli identificati con la sigla “EPS S” possono essere utilizzati solo per applicazioni destinate a non supportare carico e quelli con “EPS T” hanno specifiche proprietà di isolamento acustico. La classificazione viene effettuata in funzione della “maneggiabilità” del prodotto ossia in base allo sforzo di compressione al 10% di deformazione ed alla resistenza a flessione. Un prodotto appartenente ad una determinata classe deve soddisfare entrambe le condizioni indicate in tabella. 144 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI Tabella 5.XXIII: Nuova classificazione dei prodotti in EPS secondo la UNI EN 13163. Euroclassi EN 13163 EPS S EPS 30 EPS 50 EPS 60 EPS 70 EPS 80 EPS 90 EPS 100 EPS 120 EPS 150 EPS 200 EPS 250 EPS 300 EPS 350 EPS 400 EPS 500 EPS T Resistenza a compressione 10% [kPa] 30 50 60 70 80 90 100 120 150 200 250 300 350 400 500 - Resistenza a flessione [kPa] 50 50 75 100 115 125 135 150 170 200 250 350 450 525 600 750 - 5.1.9 Valutazione della conformità: UNI EN 13172. La norma EN 13172 stabilisce i compiti e le responsabilità del produttore e dell’Organismo di Certificazione, sia per un Marchio di Qualità di prodotto volontario come il Marchio IIP-UNI, che per la marcatura CE. In particolare per il Marchio di Qualità di prodotto volontario IIP-UNI: compiti del fabbricante: • controllo di produzione di fabbrica, • prove su campioni prelevati dalla produzione. compiti dell’Organismo di certificazione: • ispezione iniziale della fabbrica, • ispezioni di sorveglianza, • prove di tipo iniziali per tutte le caratteristiche dichiarate dal produttore, • prelievi di campioni in fabbrica o sul mercato per prove di verifica, • certificazione del prodotto. 145 Capitolo 5 Viene di seguito riportato il rapporto presentato dalla NUDURA IBT che riassume quali siano i requisiti da loro valutati per la qualificazione del proprio sistema, tra l’altro molto vicino all’idea CLIMABLOCK. Tabella 5.XXIV: Riassunto dei requisiti del Sistema NUDURA. STANDARD COMPILANCE TESTING & CODE APPROVALS SUMMARY Expanded Polystyrene (EPS) & Polypropylene Webs Requisito Test Standard Livello min/max Expanded Polystyrene (EPS) Conduttività termica ASTM C518-98 Min. R4.00/in Coefficiente di propagazione della ASTM E84-04 Index<10 fiamma Indice di propagazione del ASTM E84-04 Index<450 fumo Permeabilità al ASTM E96-00e1 Max. 3.5 perms vapor d’acqua Assorbimento ASTM 272-01 Max. 3% dell’acqua Densità ASTM C303-92 1.35 psf Resistenza a ASTM D1621-04a Min. 15 psi compressione Resistenza a ASTM C203-99 Min. 35 psi flessione Quantità di ossigeno ASTM D2863-00 Min. 24% Comportamento nel tempo in condizioni 2.0% Max. ASTM D2126-04 termiche e di Variance umidità fisse Resistenza all’attacco delle ASTM C1338-00 No Growth muffe Temperatura di ASTM D1929-96 Min. 650°F fusione Resistenza alle ASTM G155-04 Below 75°C radiazioni UV 146 Valuatzione approvato approvato approvato approvato approvato approvato approvato approvato approvato approvato approvato approvato approvato SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI Polypropylene Webs Temperatura di fusione Densità dei fumi ASTM D1929-96 Min. 650°F approvato ASTM D2843-93 Max. 75% approvato Si può evincere da questa tabella che sostanzialmente i requisiti ricercati sono più o meno gli stessi rispetto a quelli proposti dalle normative europee. Da quello che si può vedere i pannelli hanno superato brillantemente tutte le prove proposte dalla normativa canadese. Viene posta, inoltre, l’attenzione sul comportamento delle staffe in polipropilene che sono elemento importante del sistema che deve almeno avere le stesse prestazioni del pannello in EPS, soprattutto dal punto di vista del comportamento al fuoco. 5.2 Sistema CLIMABLOCK: requisiti e prestazioni del pacchetto tecnologico. L'aumento della complessità del ciclo produttivo-costruttivo e del numero degli operatori in esso coinvolti (progettisti, costruttori, produttori di componenti, operatori economici, amministratori pubblici ecc.) ha rafforzato la necessità di disporre di tante “notizie” utili al fine di poter svolgere bene le varie attività del processo edilizio. In realtà, la qualità delle informazioni tecniche, attualmente disponibili per i vari prodotti, raramente è rispondente agli effettivi bisogni; più frequentemente l'informazione è parziale e tende alla sola pubblicizzazione degli oggetti a cui è riferita. Risulta, quindi, difficile poter confrontare la qualità e le prestazioni dei vari prodotti presenti sul mercato e quindi molte volte diventa arduo per il progettista effettuare delle scelte ottimali in funzione delle proprie esigenze. Se la normativa tecnica è concepita come strumento di guida e di controllo della qualità in edilizia, l'informazione tecnica dovrebbe produrre una sorta di "carta d'identità" della qualità connotata diversamente ai vari livelli. La scheda tecnica (la vera carta di identità) è definita come "insieme coordinato di informazioni tecniche redatte in un ordine prestabilito secondo certe modalità e per determinati scopi" (norma UNI 8690/1). L'insieme di più schede tecniche, organizzato secondo un sistema di classificazione e che utilizzi codici di classificazione convenzionali, può costituire un catalogo o uno schedario in funzione dei livelli di completezza dell'informazione e delle modalità di gestione e di utilizzazione. La scheda tecnica dei prodotti è riferita a materiali, semilavorati, elementi, componenti e sistemi edilizi fisicamente disponibili sul mercato e può essere così conformata: A. Intestazione; B. Informazioni sull'origine del prodotto: • Informazioni anagrafiche sulla ditta fornitrice/produttrice; • Informazioni di interesse generale; • Informazioni accessorie. C. Informazioni tecniche descrittive del prodotto: • Identificazione fisica del prodotto; • Ciclo di produzione; 147 Capitolo 5 D. E. F. G. • Identificazione tecnologica del prodotto; • Confezioni. Informazioni tecniche sulle prestazioni del prodotto: • Identificazione funzionale del prodotto; • Fasi produttive e loro controlli; Informazioni per il corretto uso del prodotto; Informazioni descrittive su avvenuti impieghi del prodotto; Informazioni sugli aspetti economico-commerciali del prodotto: • Informazioni commerciali; • Informazioni economiche; • Organizzazione commerciale. Possono essere analizzate le singole voci, ritenute più significative, alla comprensione dei livelli prestazionali riportati sul materiale utilizzato per la divulgazione. 5.2.1 Esigenze dell’utenza. Le esigenze sono viste come esplicitazione di bisogni dell'utenza finale (utilizzatore del bene edilizio), tenendo conto dei vincoli e dei condizionamenti che l'ambiente naturale pone all'ambiente costruito. La loro individuazione avviene attraverso l'analisi dei bisogni da soddisfare, confrontati con fattori di tipo ambientale, culturale ed economico. I vari tipi di esigenza sono classificabili in diverse categorie. La norma UNI 8289 propone le seguenti classi di esigenza: • sicurezza; • benessere; • fruibilità; • aspetto; • gestione; • integrabilità; • salvaguardia dell'ambiente. 5.2.2 Analisi dei requisiti tecnologici. I requisiti sono considerati come trasposizione a livello tecnico delle esigenze. La loro individuazione passa attraverso l'analisi delle esigenze, confrontate con i sistemi di agenti, ovvero dell'insieme dei fattori ambientali ed edilizi. La norma UNI 8290 Parte II riporta una lista di requisiti tecnologici; la lista, che è abbastanza ampia e contiene i principali requisiti tecnologici, è da considerare comunque suscettibile di espansione o variazione nel tempo. Tabella 5.XXV: Requisiti tecnologici. Affidabilità Asetticità Assenza di emissione di sostanze nocive Assorbimento luminoso 148 Anigroscopicità Assenza di emissione di odori sgradevoli Assorbimento acustico Attitudine all'integrazione impiantistica SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI Attrezzabilità Controllo del contenuto energetico intrinseco Controllo del flusso luminoso Controllo dell'aggressività dei fluidi Controllo della condensazione interstiziale Controllo dell'inerzia termica Controllo della pressione di erogazione Controllo della temperatura dei fluidi Controllo delle dispersioni (fluidi, gas, elettricità) Controllo delle dispersioni di calore per trasmissione Degradazione biologica dei liquami Facilità di intervento Impermeabilità ai fluidi aeriformi Integrazione Isolamento elettrico Limitazione dei rischi di esplosione Pulibilità Recuperabilità Resistenza agli agenti aggressivi Resistenza al fuoco Resistenza alle intrusioni Resistenza meccanica Smaltimento dei gas nocivi Stabilità chimico-reattiva Tenuta agli aeriformi Tenuta alla grandine Tenuta alle polveri Comprensibilità delle manovre Controllo del fattore solare Controllo del rumore prodotto Controllo della combustione Controllo della condensazione superficiale Controllo della portata Controllo della scabrosità Controllo della temperatura di uscita dei fumi Controllo delle dispersioni di calore per rinnovo d'aria Controllo delle tolleranze Efficienza Idrorepellenza Impermeabilità ai liquidi Isolamento acustico Isolamento termico Manutenibilità Reazione al fuoco Regolabilità Resistenza agli attacchi biologici Resistenza al gelo Resistenza all'irraggiamento Riparabilità Sostituibilità Stabilità morfologica Tenuta all'acqua Tenuta alla neve Ventilazione Ovviamente tutti questi requisiti non devono essere necessariamente propri delle pareti verticali; di seguito si farà un elenco di quelli da considerare per le chiusure verticali. 5.2.3 Verifica della qualità. Con riferimento alla teoria delle prestazioni che è alla base della normativa qualitativa, la qualità in edilizia può essere definita come l'insieme delle proprietà e delle caratteristiche di un prodotto che conferiscono ad esso la capacità di soddisfare esigenze espresse o implicite, ossia, la misura del grado di rispondenza delle 149 Capitolo 5 prestazioni degli oggetti edilizi ai requisiti che ne hanno guidato la concezione, la progettazione, la produzione e la posa in opera. Dalla definizione della prestazione, intesa come comportamento di un prodotto in servizio e cioè in determinate condizioni di uso e di sollecitazione, deriva che le prestazioni non sono determinabili in assoluto. La necessità di determinare sia qualitativamente che quantitativamente le condizioni di uso e di sollecitazione introduce un'assoluta relatività nella definizione delle prestazioni che dipendono, volta per volta, da contesti specifici di impiego e dagli effetti delle azioni esterne. La qualità, quindi, non è valutabile in assoluto, ma solo in relazione ai parametri che la determinano e agli obiettivi per cui è stato progettato e realizzato il bene edilizio. L'obiettivo principale del controllo della qualità è quello di assicurare e garantire la stessa. Il controllo può essere definito come “le tecniche e le attività a carattere operativo messe in atto per soddisfare i requisiti di qualità” (norma UNI-ISO 8402). 5.2.4 Metodi di controllo. Verifiche progettuali Sono metodi di controllo degli elaborati progettuali. Essi si basano su una serie di criteri di valutazione che in generale si riconducono all'applicazione di indici di qualità articolati per variabili o per attributi, attraverso i quali si perviene all'attribuzione di un valore di qualità. Verifiche in laboratorio Sono metodi di controllo riferiti a prodotti edilizi intermedi (sistemi di componenti, componenti, elementi semplici, semilavorati e materiali). Essi si basano su verifiche su una serie di prove sperimentali naturali o non, distruttive o non, condotte su assemblaggi reali, ovvero simulati, ovvero su campionature rappresentative degli oggetti sotto prova. Verifiche in opera Sono metodi di controllo dei prodotti edilizi finali (organismi edilizi) per verificare a livello di organismo edilizio i vari aspetti della qualità: ambientale, tecnologica, funzionale-spaziale e tecnica. Le prove prestazionali tecnologiche vengono condotte su assemblaggi reali e sono di natura non distruttiva. 5.2.5 Requisiti e metodi di verifica per pareti verticali. Ogni subsistema tecnologico è caratterizzato da un insieme di requisiti che lo connotano e che devono guidare la progettazione delle varie soluzioni tecniche del contesto specifico di intervento. Oltre a questi requisiti, ogni subsistema tecnologico deve rispondere, ovviamente, anche ad altri aspetti di qualità, che possono essere comuni a più parti dell'organismo edilizio. Vengono riportati in seguito, per i vari subsistemi tecnologici, pacchetti di requisiti connotanti, metodi di prova, in laboratorio e/o in opera, relativi ad alcuni requisiti. Pareti perimetrali verticali portanti: • controllo della condensazione interstiziale [CCI] e superficiale [CCS]; • assenza dell’emissione di sostanze nocive [ESN]; 150 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI • • • • • • • • • • • • • controllo della reazione al fuoco [CRF]; controllo dell'inerzia termica estiva [CITE] ed invernale [CITI]; limitazione delle temperature superficiali [LTS]; isolamento acustico ai rumori aerei [IARA]; isolamento termico [IT]; non rumorosità [NR]; resistenza agli urti di sicurezza [RUS]; resistenza al fuoco [RF]; resistenza al vento [RV]; resistenza meccanica [RM]; resistenza meccanica ai carichi sospesi [RMCS]; tenuta all'acqua [TW] e all’aria [TA]; attrezzabilità [Att] e regolarità delle finiture [Fin]. Pareti interne verticali: • controllo della condensazione interstiziale [CCI] e superficiale [CCS]; • limitazione delle temperature superficiali [LTS]; • controllo della reazione al fuoco [CRF]; • controllo dell'inerzia termica estiva [CITE] ed invernale [CITI]; • assenza dell’emissione di sostanze nocive [ESN]; • isolamento acustico ai rumori aerei [IARA]; • isolamento termico [IT]; • resistenza agli urti [RU]; • resistenza al fuoco [RF]; • resistenza all'acqua [TW]; • resistenza meccanica ai carichi sospesi [RMCS]; • attrezzabilità [Att] e regolarità delle finiture [Fin]. Tutti questi requisiti sono raggruppabili in diverse categorie, già elencate in precedenza; alcuni sono ancora da valutare, altri sono già stati specificati nel corso della trattazione relativa alla marcatura CE. Riportiamo dunque le categorie già citate: • Resistenza meccanica e stabilità (Rms); • Sicurezza in caso d’incendio (Sci); • Igiene salute ed ambiente (Isa); • Sicurezza nell’impiego (Si); • Protezione dal rumore (Pr); • Risparmio energetico e ritenzione del calore (Rerc); 151 Capitolo 5 Tabella 5.XXVI: Corrispondenze tra requisiti e categorie. (Rms) (Sci) (Isa) (Si) (Pr) (Rerc) [CCI] X [CCS] X [ESN] X [CRF] X X X [CITE] X [CITI] X [LTS] X [IARA] X [IT] [NR] [RU] [RF] [RV] [RM] [RMCS] [TW] [TA] [Att] [Fin] [RGD]22 [TVA]23 CE X X X X X X X X X X X X X X X X X La tabella 5.XXVI è rappresentativa delle corrispondenze tra la lista di requisiti individuati per le chiusure verticali e il sistema di categorie, rappresentativo dei “requisiti essenziali” individuato dalla Direttiva 89/106. Nell’ultima colonna a sinistra viene specificato quali siano i requisiti già indagati durante il percorso che porta alla marcatura CE, e che, tuttavia, sono ulteriormente approfonditi in relazione al sistema CLIMABLOCK nella sua completezza. Si procede, dunque, con l’analisi categoria per categoria, requisito per requisito, nel tentativo di spiegare quali siano le prestazioni richieste e la particolare risposta del sistema CLIMABLOCK. Laddove possibile si proporranno le indicazioni necessarie per le indagini di rito e i particolari accorgimenti tecnologici al fine di migliorare o potenziare il livello prestazionale complessivo offerto dal sistema. 22 Resistenza al gelo-disgelo, caratteristica già valutata nel percorso CE, da verificare sull’intero sistema. 23 Permeabilità al vapor d’acqua, caratteristica già valutata nel percorso CE, da verificare sull’intero sistema. 152 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI 5.3 Resistenza meccanica e stabilità (Rms). Una volta in opera la struttura realizzata con il sistema CLIMABLOCK deve garantire la stabilità strutturale. Questa proprietà è da ricercare nel comportamento dell’anima in calcestruzzo. I muri portanti realizzati con il sistema CLIMABLOCK prevedono il getto di calcestruzzo all’interno dei casseri in modo da realizzare pareti in calcestruzzo armato. Per il dimensionamento si fa riferimento alla seguente normativa italiana: • Circ. Min. LL.PP. 10.04.1997 n° 65: “Norme tecniche per le costruzioni in zone sismiche” – Allegato 1: “Indicazioni costruttivo per strutture in calcestruzzo armato, Pareti”. • Ordinanza 3274 del 2003: “Norme tecniche per il progetto, la valutazione e l’adeguamento sismico degli edifici”. In questi due testi vengono riportati i metodi di calcolo strutturale per le pareti; nel caso specifico le differenze tra i due non sono molto marcate. Si definiscono pareti gli elementi portanti verticali quando il rapporto tra la minima e la massima dimensione della sezione trasversale è inferiore a 0,3. Si fa riferimento a questi due testi per determinare la quantità di armatura necessaria al fine di rispettare i limiti di legge. Le armature, sia orizzontali che verticali, devono essere disposte su entrambe le facce della prete, e devono essere collegate con legature in ragione di almeno sei ogni metro quadro. Questo compito è affidato alle staffe in polipropilene che, oltre alla funzione di distanziatori tra i pannelli paralleli in EPS, svolgono anche la funzione di alloggio e quindi collegamento delle armature sia verticali che orizzontali. Il passo tra le barre non deve essere maggiore di 30 cm. Il diametro deve essere non maggiore di un decimo dello spessore della parete. Il rapporto geometrico ρ dell’armatura totale verticale deve essere compreso tra i limiti: 0,25% ≤ ρ ≤ 4% qualora il rapporto tra altezza e lunghezza della parete non sia maggiore di 4, altrimenti: 1% ≤ ρ ≤ 4% Uguali condizioni vanno rispettate per l’armatura orizzontale. Un elemento sfavorevole per la struttura realizzata con il sistema CLIMABLOCK è che nell’ultima normativa antisismica si individua come caratteristica fondamentale a garanzia di ottimo comportamento in caso di sisma la duttilità, proprietà che sicuramente non è riscontrabile in una struttura pesantemente monolitica come quella proposta dal sistema in oggetto. Necessariamente da testare a trazione sono le staffe in polipropilene, che, in fase di getto, devono resistere alla spinta laterale del calcestruzzo. Una valutazione dell’effettiva efficienza di questi elementi in tal senso è necessaria perché è sicuramente la sollecitazione più gravosa cui devono resistere. 153 Capitolo 5 Proprio per questo motivo sono state proposte due diverse tipologie di staffa, una rigida ed un’altra snodabile, che permette di chiudere il modulo in fase di imballaggio. Quest’ultima soluzione ha però evidenziato delle criticità proprio in corrispondenza delle giunzioni snodabili per cui è stata temporaneamente abbandonata, nel tentativo di ricercare una configurazione con caratteristiche che garantiscano una maggiore resistenza e che non presenti debolezze in tal senso. Di seguito viene riportata la documentazione fotografica della prova eseguita in fabbrica sull’intero pannello con la staffa snodabile. Foto 5.1: Fasi e strumenti della prova. La soluzione rigida è sicuramente garanzia di un comportamento più efficace in relazione allo sforzo di trazione che in fase di getto l’elemento deve sopportare a scapito, però, della praticità. Sono tuttora in fase di perfezionamento i nuovi elementi. Sempre riguardo alla stabilità si è proposta una prova denominata “Prova di estrazione elementi di fissaggio (viti)”. Tale prova si è resa necessaria dato che una soluzione adottata per rifinire internamente il muro realizzato con il Sistema CLIMABLOCK® prevede l’utilizzo di una controparete in cartongesso. Per questo motivo è stato contattato, da parte della ditta produttrice un Centro di Controllo Materiali Edili con lo scopo di verificare la resistenza ad estrazione delle viti utilizzate in edilizia per il fissaggio del cartongesso al muro realizzato con il sistema CLIMABLOCK®. 154 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI I dati che seguono sono tratti dalla relazione del Centro di Controllo supportata da una serie di immagini riguardanti le prove effettuate. Prova di estrazione viti inserite su staffa Data della prova: 26.09.2005 Foto 5.1: Preparazione della prova. Attrezzatura impiegata: • Martinetto idraulico Marca RARIPRESS Mod. RN8 L05 – 955390 da 0-700 bar; 1 bar corrisponde a una forza di daN 17,1; • Pompa idraulica manuale Marca RARIPRESS tipo RL8 L05 – U4/7; • Manometro digitale Marca AEP Mod. DMM –W13688 da 0-700 bar, ris. 0,1 bar; • Taratura SIT in data 01.06.2003 – verifica taratura in data 01.06.2005 • Attrezzi vari per aggancio viti. 155 Capitolo 5 Foto 5.2: Attrezzatura utilizzata per la prova. Descrizione della prova Si sono effettuate n° 5 prove di sfilamento viti (tipo cartongesso a passo rapido 3,9x2,5), già inserite dal Committente su diverse staffe (PRG00204) di materiale termoplastico facenti parte dello stesso pannello. La prova consiste nella determinazione del valore massimo della forza che si manifesta in corrispondenza dell’inizio dello sfilamento. La forza viene applicata alla testa della vite mediante un collegamento, con barra ed accessorio di aggancio, al martinetto idraulico cavo azionato da una pompa manuale. Dopo aver raggiunto il valore massimo allo sfilamento all’aumentare delle deformazioni (sfilamento) la forza applicata decresce fino ad annullarsi. 156 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI Foto 5.4: Esecuzione della prova. Tabella XII: Risultati di prova. Viti 1 2 3 4 5 bar 8.8 7.7 5.0 8.4 7.2 daN 150 132 85 144 123 5.3.1 Resistenza agli urti [RU]. Il sistema delle chiusure verticali deve essere in grado di contrastare le sollecitazioni derivanti da urti che possono prodursi nel corso dell’uso: • devono resistere agli urti sulla faccia esterna (UNI EN 9269); • devono inoltre mantenere la loro integrità strutturale nel tempo (UNI EN 7172). Le tipologie di prova per valutare la resistenza agli urti degli strati superficiali sono di seguito elencate: 157 Capitolo 5 Tabella 5.XXVII: Accertamenti per la valutazione della resistenza agli urti degli strati superficiali. Tipo di prova Urto con corpo duro Urto con corpo molle di grandi dimensioni Urto con corpo molle di piccole dimensioni Massa del corpo [kg] 0,5 Energia d’urto applicata [J] 3 50 300 60 3 10 30 Note Non necessario, per la faccia esterna, oltre il piano terra Sup. est. p. terra Sup. est. p. superiori Sup. interna L’EPS, sottoposto ad urto, per le sue caratteristiche elastiche, è in grado di decelerare gradualmente la massa urtante, restituendo soltanto una frazione dell'energia d'urto. Tale comportamento spiega perché l’EPS è oggi uno dei materiali più impiegati per l'imballaggio; questa caratteristica non è tuttavia generalmente interessante nelle applicazioni edilizie. Si può comunque rilevare che l’EPS costituisce, anche da questo punto di vista, il miglior supporto per l'intonaco armato, con il quale forma l'isolamento dall'esterno chiamato comunemente “a cappotto”: per la sua tenacità esso si deforma sotto l'urto in modo elasto-plastico, senza sbriciolarsi e continuando quindi la sua funzione di supporto anche dopo l'urto; la caratterizzazione di questo comportamento dipende tuttavia dalla struttura dell'intero sistema isolante-intonaco armato ed è definito dalla normativa in proposito. Gli strati portanti in conseguenza degli urti non devono perdere la propria funzionalità, così pure i vincoli e le giunzioni fra questi e il sistema strutturale. Chiusure verticali opache: resistenza ad energia massima di impatto da corpo molle (massa di 50 kg) pari a 900 Joule (750 Joule al piano terra); da corpo duro (massa di 1 kg) 6 Joule. Partizioni interne verticali: resistenza ad energia massima di impatto da corpo molle (massa di 50 kg) pari a 150 Joule su entrambe le facce; da corpo duro (massa di 1 kg) 2 Joule. 5.3.2 Resistenza al vento [RV]. Le strutture di elevazione devono essere idonee a resistere all’azione del vento in modo da assicurare durata e funzionalità nel tempo senza pregiudicare la sicurezza degli utenti. L’azione del vento da considerare è quella prevista dal D.M. 12.2.1982, dalla C.M. 24.5.1982 n°22631 e dalla norma CNR B.U. 117 (che dividono convenzionalmente il territorio italiano in quattro zone), tenendo conto dell’altezza dell’edificio e della sua forma. 158 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI Tabella 5.XXVIII: Classi di resistenza individuate per il comportamento sotto l’azione del vento. Classe V1 V1a V2 V2a V3 P1 [Pa] 500 750 1000 1250 1750 P2 [Pa] 400 600 800 1000 1400 P3 [Pa] 900 1350 1800 2250 3150 A seconda della zona di vento, dell’esposizione e dell’altezza dell’edificio, rimane individuato il livello prestazionale da richiedere alla struttura. Nel sistema CLIMABLOCK la sollecitazione imposta dal vento sarà completamente contrastata dalla rigidezze del nucleo di calcestruzzo. Viene comunque tenuto conto in fase progettuale del carico ulteriore portato dall’azione del vento e dimensionata la parete di conseguenza. 5.3.3 Resistenza meccanica [RM] e resistenza meccanica ai carichi sospesi [RMCS]. Nel sistema di chiusura perimetrale, la resistenza meccanica è senza dubbio uno dei requisiti più importanti: essa dipende dai carichi di esercizio (il peso proprio degli elementi resistenti), dai sovraccarichi permanenti (il peso del sistema di rivestimento), dai sovraccarichi accidentali (il vento, il cedimento degli appoggi, la deformazione dell’eventuale struttura di supporto). Certamente la resistenza meccanica è caratteristica peculiare della struttura portante dell’edificio e dunque dell’anima di calcestruzzo. L’EPS, in questo senso, non da alcun contributo, se non quello di proteggere l’anima resistente. Nella valutazione della resistenza meccanica ai carichi sospesi si deve garantire la stabilità e il non deterioramento della struttura sotto l’azione di carichi sospesi che producono: • carico eccentrico di 5 N applicato a 30 cm dalla parete; • sforzi di strappo ortogonali, fino a 100 N; • sforzi verticali di flessione del sistema di fissaggio fino a 400 N. Il tutto è riportato nella normativa di riferimento che è la UNI EN 8326 "Prove di resistenza ai carichi sospesi". 5.4 Sicurezza in caso d’incendio. Questo requisito è già affrontato nel corso della Marcatura CE, ma rimane da specificare quale sia il comportamento della parete nel suo complesso. Inoltre la specifica indicata nella norma di prodotto per la Marcatura CE non richiede particolari prestazioni all’elemento, ma prevede solo che venga stabilita, per l’elemento stesso, la classe di resistenza al fuoco. Per soddisfare il requisito essenziale "Sicurezza in caso di incendio" la recente direttiva europea sui materiali da costruzione richiede come primo obiettivo che la capacità portante dell'edificio possa essere garantita per un periodo di tempo determinato. 159 Capitolo 5 Questo obiettivo può essere raggiunto con livelli di prestazione dei componenti strutturali scelti sulla base delle azioni termiche a cui i componenti stessi sono soggetti. Non conoscendo a priori lo scenario dell'incendio reale che, tra l'altro, può essere influenzato dall'adozione di impianti di estinzione o altri sistemi di protezione, il criterio di valutazione della sollecitazione termica adottato può variare da paese a paese. La legislazione italiana basa la sua richiesta di prestazione dei componenti strutturali sul criterio che la durata dell'incendio sia proporzionale al carico di incendio. La circolare del M.l. n. 91 del 1961 "Norme di sicurezza per la protezione contro il fuoco dei fabbricati a struttura in acciaio destinati ad uso civile", classifica i fabbricati civili in sette classi distinte in base al carico di incendio e richiede per la struttura, salvo un coefficiente di riduzione che dovrebbe tenere conto delle condizioni di incendio reale, una resistenza al fuoco espressa in minuti primi pari al carico di incendio espresso in kg/m2 di legna equivalente. In termini più semplici, la circ. 91 ipotizza che con una distribuzione di combustibile equivalente a 60 kg/m2 di legna standard l'incendio duri un'ora. Se questa ipotesi fosse verificata, la certezza che un edificio non crolli a seguito di un incendio dovrebbe dipendere soltanto dalla compatibilità tra la resistenza al fuoco delle strutture ed il carico di incendio. Le predette strutture dovranno comunque essere realizzate in modo da garantire una resistenza al fuoco di almeno R 60 (strutture portanti) e REI 60 ( strutture separanti) per edifici con altezza fino a 24 m; per edifici di altezza superiore deve essere garantita una resistenza al fuoco almeno di R 90 (strutture portanti) e REI 90 (strutture separanti). La preoccupazione del legislatore è che, in caso di incendio, tutti gli occupanti riescano a mettersi in salvo, i vigili del fuoco arrivino tempestivamente per aiutare gli ultimi occupanti ad uscire, spegnere l’incendio, salvare i beni di maggiore valore ivi contenuti. Durante queste operazioni l'edificio non deve crollare e deve essere garantito un tempo di stabilità per le strutture portanti. tanto più grande quanto queste operazioni possono risultare complesse per le dimensioni e la configurazione dell'edificio, per le caratteristiche psichiche e fisiche degli occupanti, per la tempestività di intervento dei vigili del fuoco, per il modo di propagarsi del fuoco e dei prodotti di combustione. Così la durata di prestazione minima è basata sulla durata di queste operazioni e non sulle sollecitazioni derivanti dall'incendio effettivo. Quando l'elemento costruttivo è esposto ad un incendio si ha una duplice azione negativa sulla capacità di resistenza dell'elemento: • aumenta la sollecitazione esterna per le tensioni aggiuntive determinate dalle dilatazioni termiche impedite ( quando la trave è iperstatica ); • diminuisce contemporaneamente la capacità di resistenza dei materiali della trave per effetto della temperatura. Dopo un certo tempo si raggiunge una condizione limite per cui la resistenza opposta dall'elemento è inferiore alla sollecitazione impressa e si realizzano le condizioni di cedimento strutturale. 160 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI Per evitare questo è necessario chiedere all'elemento costruttivo un idoneo comportamento al fuoco per cui il collasso, se avviene, deve verificarsi dopo un congruo periodo di tempo dall'inizio dell'incendio. Bisogna allora individuare l'azione termica del fuoco, in termini di temperature che l'elemento raggiunge nel corso dell'incendio e di durata delle sollecitazioni che ne derivano. La richiesta di prestazione è quindi riferita ad una determinata azione termica, derivata da uno scenario di incendi ed espressa come durata della capacità di resistenza dell'elemento costruttivo all'azione stessa. Lo scenario di riferimento dovrebbe essere l'incendio reale ed effettivamente ad esso si farà riferimento quando l'approccio ingegneristico sarà applicabile nella sua globalità e, quindi, anche nella previsione dell'incendio reale mediante l'analisi computerizzata. Per ora lo stato della ricerca non consente di seguire questa procedura ed allora è necessario riferirsi ad un incendio convenzionale, per il quale, a livello internazionale, si è convenuto di adottare la curva standard temperatura-tempo ISO 834. Se è vero che sistemi di protezione antiincendio riducono i valori delle sollecitazioni termiche rispetto a quelli convenzionali, al contrario, vi possono essere scenari di incendio per i quali l'azione termica sull'elemento costruttivo è più intensa di quella che corrisponde alla curva ISO 834; in questo caso la resistenza al fuoco deve essere determinata con la curva temperatura-tempo più severa. La grandezza che esprime la domanda di prestazione dell'elemento costruttivo è, dunque, la sua resistenza al fuoco. La definizione di resistenza al fuoco secondo la ISO Guide 52 è la seguente: Capacità di un elemento di conservare, per un determinato periodo di tempo, la stabilità, la tenuta e l'isolamento termico specificati nella prova standard di resistenza al fuoco. La prova standard di resistenza al fuoco consiste nel sottoporre il campione nel forno ad un processo di riscaldamento che segue la curva standard temperaturatempo. Il D.M. 30.11.1983, "Termini e definizioni generali e simboli grafici della prevenzione incendi", dà le seguenti definizioni ufficiali: 1.9. Materiale. Il componente ( o i componenti variamente associati) che può ( o possono) partecipare alla combustione in dipendenza della propria natura chimica e della relativa condizione di messa in opera per l'utilizzazione. 1.11. Resistenza al fuoco. Attitudine di un elemento da costruzione (componente o struttura) a conservare secondo un programma termico prestabilito e per un tempo determinato in tutto o in parte: la stabilità ( R ), la tenuta ( E ) e l'isolamento termico (I), così definiti: • stabilità: attitudine di un elemento da costruzione a conservare la resistenza meccanica sotto l'azione del fuoco; • tenuta: attitudine di un elemento da costruzione a non lasciar passare nè produrre, se sottoposto all'azione del fuoco su un lato, fiamme, vapori, o gas caldi sul lato non esposto; 161 Capitolo 5 • isolamento termico: attitudine dell' elemento da costruzione a ridurre, entro un dato limite, la trasmissione del calore. Pertanto: • con il simbolo REI si identifica un elemento costruttivo che deve conservare, per un tempo determinato, la stabilità, la tenuta e l'isolamento termico; • con il simbolo RE identifica un elemento costruttivo che deve conservare, per un tempo determinato, la stabilità, la tenuta; • con il simbolo R si identifica un elemento costruttivo che deve conservare, per un tempo determinato, la stabilità. In relazione ai requisiti dimostrati gli elementi strutturati vengono classificati da un numero che esprime i minuti primi. Per la classificazione degli elementi non portanti il criterio R è automaticamente soddisfatto quando siano soddisfatti i criteri E ed I. I tre requisiti REI devono essere garantiti per un tempo, corrispondente alla prestazione richiesta, che viene rilevato sperimentalmente mediante prove al forno su elementi costruttivi nella loro interezza e non suoi singoli componenti, sottoposti alle sollecitazioni previste per le condizioni di esercizio. Non sempre le prestazioni richieste si riferiscono a tutti e tre i requisiti; per elementi portanti senza funzione di separazione (travi, pilastri) la prestazione richiesta si riferisce solo alla R, per elementi portanti con funzione di separazione (pareti in muratura, solai) ci si riferisce generalmente a tutti e tre i requisiti, per elementi di separazione non portanti (porte, serrande) ci si riferisce soltanto ai requisiti E, I. Quando, come nella presente trattazione, il problema è limitato alla capacità portante dell'opera, primo obiettivo da considerare per il raggiungimento del requisito essenziale "Sicurezza in caso di incendio", la domanda di prestazione si riferisce solo al parametro R e consiste nel verificare che le sollecitazioni meccaniche sugli elementi dovute ai carichi normali di esercizio, nonché gli stati di tensione aggiuntivi, quando si tratta di strutture iperstatiche, dovuti alle deformazioni termiche impedite sotto l'azione dell'incendio, non diminuiscono la "capacità resistente" delle strutture portanti nei limiti di tempo richiesti. Esistono due modi per valutare la resistenza al fuoco degli elementi costruitivi: il metodo sperimentale delle prove al forno e il metodo analitico. Metodo sperimentale Il modo più comune per valutare la resistenza al fuoco degli elementi strutturali è la prova al forno. Vi sono due tipi di forni: i forni orizzontali per prove di travi, solai, paratie, e forni verticali per murature, porte ecc. Come abbiamo già detto in quasi tutti i paesi europei il metodo usato è il metodo ISO 834 che prescrive un impatto termico per il campione secondo una curva temperatura tempo definita. L'andamento della temperatura viene controllato da piccole termocoppie poste vicino al campione. Naturalmente questo metodo consente la prova su campioni di dimensioni modeste, limitate alla capacità del forni di prova e per le strutture di dimensioni. maggiori è necessario stabilire dei rapporti di similitudine attraverso sperimentazioni di forme uguali e dimensioni diverse. 162 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI Un inconveniente del metodo sperimentale per la misura della resistenza al fuoco è la mancanza di uno standard di riferimento. I vari laboratori di prova dispongono di forni diversi per forma e dimensioni e possono dare risposte diverse. Vi sono tanti motivi per cui uno stesso campione, misurato in forni diversi, può dare risultati differenziati, anche se nei forni stessi è stata registrata una uguale curva standard temperatura tempo. La causa più importante della disuniformità di risposta è il diverso impatto termico che le termocoppie di misura hanno rispetto al campione. L'aumento di temperatura di un corpo nel forno è in parte dovuto all'irraggiamento termico e in parte ai moti convettivi. Le termocoppie sono molto più sensibili ai moti convettivi di quanto non lo sia il campione il cui riscaldamento è dovuto principalmente all'irraggiamento termico. Per questa ragione il riscaldamento subito dal campione può risultare diverso da quello programmato e questa diversità di comportamento a sua volta varia da forno a forno. é in atto una ricerca a livello comunitario coordinata dal Swedish National Testing and Research Institute, per la definizione di un sistema di calibrazione dei forni con l'impiego di termometri piatti poco sensibili al calore convettivo. In Italia , la curva standard temperatura tempo adottata è quella riportata nella Circolare 91 del Ministero dell'Interno del 1961, molto simile alla curva ISO 834 e ampiamente contenuta nei limiti di tolleranza di quest'ultima. Fino ad oggi la resistenza al fuoco di un elemento strutturale poteva essere valutata solo in forma sperimentale: • DIRETTA, ovvero mediante la prova al forno prevista dalla circ. 91/61 • INDIRETTA, ovvero per confronto con i dati, sempre di origine sperimentale, contenuti nelle tabelle allegate alla stessa circ. 91/61. Dagli anni '60 ad oggi la tipologia edilizia ha subito, però, una notevole evoluzione per esempio nel settore della prefabbricazione e in quello delle strutture precompresse. Di qui l'urgenza, sempre più pressante di superare i limiti intrinseci del metodo sperimentale di determinazione della resistenza al fuoco: • limitato numero di prove effettuabili in tempi ragionevoli; • limitate dimensioni degli elementi probabili al forno; • risultati di prova non estrapolabili ad elementi con diverse dimensioni; • diverse condizioni di vincolo; • diversa disposizione delle armature interne; • diversi spessori di protezione; • costi elevati delle prove. In tale contesto l'UNI, in accordo con il Comitato Centrale Tecnico Scientifico di Prevenzione Incendi del Ministero dell'Interno ha ravvisato l'opportunità e l'utilità di studiare specifiche norme che, in alternativa al metodo sperimentale, permettessero la valutazione analitica della resistenza al fuoco degli elementi strutturali in conglomerato cementizio armato, normale e precompresso, acciaio e legno. Con questo obiettivo, elaborate da una apposita commissione mista UNI - VV.F. sono nate le norme UNI 9502-UNI 9503-UNI 9504. 163 Capitolo 5 Metodo analitico Una prima applicazione dei metodi dell'ingegneria nella sicurezza antincendi è la valutazione analitica dei requisiti di stabilità R e di isolamento I degli elementi strutturali in sostituzione delle prove al forno. La valutazione analitica del requisito R viene effettuata con l'impiego di modelli matematici che simulano il processo di riscaldamento dell'elemento strutturale nel forno nonché i processi di deformazione e di combustione considerando eventualmente anche le tensioni indotte dalle deformazioni termiche impedite e il danneggiamento del materiali costitutivi che ne consegue. Proposte di procedimenti analitici per valutare la resistenza al fuoco degli elementi costruttivi sono riportate nelle norme UNI-CNVT 9502, 9503, 9504, rispettivamente per strutture in cemento armato, in acciaio ed in legno. Questi procedimenti analitici sono solo sistemi alternativi al metodo sperimentale applicabili a elementi costruiti (muri, pilastri, travi, solai, coperture) e non possono essere utilizzati per la verifica dei sistemi strutturali soggetti ad incendio. Le procedure indicate dalle norme UNI-CNVT si riferiscono soltanto ad un elemento costruttivo sottoposto ad una sollecitazione termica standard ed il valore di resistenza al fuoco ottenuto esprime il risultato che si dovrebbe avere con la prova standard al forno. I metodi analitici costituiscono comunque una base per procedure ingegneristiche delle valutazione della resistenza al fuoco dell'intero edificio basata su scenari di incendio in cui l'andamento crescente della curva temperatura tempo è più realistico e tenga anche conto dell'andamento decrescente della stessa curva. Essi presentano rispetto alle prove al forno i seguenti vantaggi: • non richiedono limiti per le dimensioni del campione; • possono dare risultati indicativi del comportamento di tutta la struttura. Quando si passa dal componente strutturale all'intero edificio, per conferire alla struttura principale di esso la resistenza al fuoco dei singoli elementi, bisognerebbe tener conto nella valutazione di questi ultimi delle azioni indirette causate dalla dilatazione termica, dalla deformazione e/o dal cedimento degli elementi strutturali. Queste sollecitazioni integrative non possono essere messe in evidenza dalle prove al forno su campioni isostatici sia pure sottoposti a regimi tensionali corrispondenti a quelli di esercizio, ma possono essere valutate nelle procedure di calcolo. 5.4.1 Resistenza al fuoco [RF] e controllo della reazione al fuoco [CRF]. Nella parete CLIMABLOCK il punto più debole dal punto di vista della sicurezza in caso di incendio è sicuramente il pannello in polistirene; L'EPS, quale composto di carbonio e idrogeno, è di sua natura un materiale combustibile. Esso inizia la sua decomposizione a circa 230-260°C, con emissione di vapori infiammabili, ma soltanto a 450-500°C si ha una accensione. La successiva propagazione della fiamma avviene spontaneamente nell'EPS normale, se vi è sufficiente apporto di ossigeno, mentre nell'EPS a migliorato comportamento al fuoco (EPS/RF), ottenuto con opportuni additivi, la propagazione cessa al venir meno della causa di innesco. Le normative distinguono il comportamento in proposito dei materiali combustibili con una opportuna classificazione. Il PSE normale si colloca generalmente all'ultimo gradino (Classe 5 secondo il D.M. 26-684 italiano) e il PSE/RF al primo (Classe 1). Si riportano alcune considerazioni generali sul comportamento al fuoco dell'EPS che possono utilmente servire per una valutazione del rischio di impiego. 164 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI • L'EPS richiede una certa energia per la sua accensione; una scintilla o una sigaretta accesa non sono sufficienti. • Il contributo dell'EPS in termini di bilancio energetico di un incendio, è modesto, in relazione alla sua bassa massa volumica: 1 dm cubo di EPS da 15 Kg/m3 ha un potere calorifico di 590 J contro 9200 J dello stesso volume di legno di abete. • L'EPS si trova generalmente protetto da altri materiali e non ha immediata disponibilità dell'aria necessaria alla sua combustione (circa 130 volte il suo volume). • La combustione può sviluppare, come gas tossici, essenzialmente ossido di carbonio, non diversamente dai materiali lignei presenti nella costruzione o nell'arredamento ma in proporzione molto più ridotta. • La combustione dell'EPS non produce diossina che quindi non si ritrova nei fumi prodotti durante un incendio. Le sostanze emesse dalla combustione dell'EPS (Polistirolo Espanso Sinterizzato) Comportamento dell'EPS: • Temperatura di decomposizione 300-400° C primi segni di cedimento • Temperatura di innesco della fiamma 360-370° C (DIN 54836) 345-360° C (ASTM D1929) • Temperatura di auto accensione 450-500° C 490° C (ASTM D1929) • Temperatura di autoaccensione dello stirene 490° C L'EPS è un idrocarburo composto da idrogeno e carbonio. La versione autoestinguente contiene un additivo che permette di ottenere un materiale a ritardata propagazione di fiamma. Con una fiamma a temperatura crescente l'EPS inizia a collassare ed in seguito a sciogliersi, quindi a bruciare. In caso di incendio i prodotti della combustione dipenderanno, ovviamente, dal livello di temperatura presente. Quando il polistirene brucia con una fiamma stabile e un buon supporto di ossigeno, i principali prodotti della combustione sono diossido di carbonio, monossido di carbonio, acqua e particelle. Durante un incendio è la presenza del monossido di carbonio ed il relativo esaurimento dell'ossigeno che, solitamente, rende più pericoloso l'ambiente. Se la fiamma non è ben stabilizzata si avrà una minore combustione che genera del "fumo bianco". Ciò è dovuto alla formazione di goccioline per la condensa di prodotti non completamente bruciati. Di maggiore interesse, più che l'esatta composizione dei prodotti di combustione da EPS, è la tossicità dei gas prodotti. Studi eseguiti da Hilado et.al ("Toxicity of pyrolysis gases from natural and synthetic materials", Fire Technology, May 1978, p.136) e Oettel e Hofmann ("Experiments on toxic hazards with expanded polystyrene", Fire International, 25 july 1969, p.20) e altri (review Zorgman, TNO report B-79-504 1979, TNO…..) hanno dimostrato che, paragonati ai soliti materiali da costruzione (sughero, cotone, lana, compensato, etc.), in caso di incendio l'EPS presenta dei rischi di tossicità minori (basati su test animali) su basi volumetriche. Poca differenza sulla tossicità è stata riscontrata fra i prodotti da combustione di materiali in EPS normale ed autoestinguente. 165 Capitolo 5 Non essendo dunque un materiale che garantisce un ottimo comportamento in case d’incendio è opportuno procedere a tutte le verifiche del caso, nel tentativo di individuare quali siano le soluzioni tecnologiche che permettano di potenziare la capacità di resistenza al fuoco, non tanto a livello di pannello in EPS quanto a livelo più generale di parete completa in esercizio. Una prima soluzione è data dall’adozione di materiali trattaci chimicamente, additivati con opportune sostanze, che garantiscano un’ottima reazione al fuoco, anche perché i pannelli, così come sono disposti nella parete fungono da protezione all’anima di calcestruzzo, ovvero l’elemento strutturale che garantisce la stabilità del costruito. Se la protezione del pannello venisse meno, il calcestruzzo sarebbe soggetto all’attacco del fuoco con il conseguente rischio di perdita di stabilità. Un altro fatto da tenere in considerazione è che le armature interne al blocco monolitico in CLS sono indirettamente a contatto con la superficie del pannello tramite le staffe distanziatici. Queste, qualora venissero attaccate dal fuco devono, devono garantire che non trasportino la fiamma all’interno o che non raggiungano temperature talmente elevate da andare a compromettere la stabilità dell’acciaio all’interno della parete. Un secondo metodo per potenziare questo punto debole della parete CLIMABLOCK è quello di prevedere delle finiture che abbiano sì funzione estetica ma che garantiscano, al contempo, il più possibile un certo livello di protezione nel caso di incendio. È dunque possibile realizzare delle controparti, sia interne che esterne, che, in virtù dei materiali usati, scongiurino l’attacco delle fiamme al nucleo strutturale della parete. Una volta ottenuta una parete che nel suo complesso mi garantisce dei valori di resistenza e reazione al fuoco soddisfacenti sarà possibile realizzare delle strutture in piena sicurezza e senza punti deboli. 5.5 Igiene, salute e ambiente. Le problematiche legate alla purezza dell’aria assumono sempre più peso considerevole nel controllo della qualità dell’aria degli spazi residenziali. Ciò é dovuto all’aumento della presenza di elementi inquinanti, sia all’interno degli alloggi, sia nell’ambiente esterno. I problemi si sono aggravati negli ultimi anni in connessione alla tendenza a ridurre il ricambio d’aria degli ambienti per conseguire un risparmio di energia; poiché ciò é stato tentato per lo più semplicemente sopprimendo o riducendo i passaggi dell’aria fra interno ed esterno (tenute dei serramenti, camini), senza controllare effettivamente il fenomeno (con ventilazione meccanica, scambiatori di calore, percorsi obbligati dell’aria, ecc.), ne é conseguita una maggior concentrazione degli elementi inquinanti negli ambienti, in primo luogo umidità, ma anche prodotti dell’attività e del metabolismo ed emanazione dei materiali costituenti l’edificio o in esso contenuti. Fra questi ultimi é comprensibile che l’attenzione si sia concentrata sui materiali più recenti, trascurando quelli con i quali l’umanità, bene o male, convive da migliaia di anni. In effetti i materiali recenti hanno fornito più di un motivo di preoccupazione per la salute degli abitanti, ma l’informazione in proposito ha spesso provocato confusione nell’opinione pubblica, per lo più attribuendo a tutti i materiali di una certa categoria merceologica (p.es. gli espansi plastici) caratteristiche proprie soltanto di qualcuno di 166 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI essi. Il Polistirene Espanso Sinterizzato non é sfuggito a questa sorte e poichè le accuse rivoltegli sono fondamentalmente immeritate, é opportuno cercare di fare chiarezza, così che questo materiale, così conveniente ed efficiente, possa essere impiegato con completa fiducia. 5.5.1 Comportamento biologico dell’EPS. Nel Sistema CLIMABLOCK sono i pannelli in EPS a contatto con l’ambiente esterno; a loro, dunque, è maggiormente affidato il compito di soddisfare questo requisito e di proteggere il nucleo in c.a. che, come abbiamo visto, svolge tutti i compiti strutturali. L’EPS non costituisce nutrimento per alcun essere vivente, microrganismi compresi, quindi non marcisce o ammuffisce. Al più, se molto sporco, in certe condizioni, microrganismi si possono insediare nella sporcizia e l’EPS agisce semplicemente da supporto e non prende parte ai processi biologici. Anche i batteri del suolo non attaccano l’EPS . L’EPS , come altri materiali di scarsa durezza, può essere roso da piccoli animali e insetti, che ne sfruttano la buona coibenza termica per farvi il nido. Ciò può accadere in particolare in applicazioni agricole (stalle, sili). Si può ovviare con opportune disinfestazioni (tenendo presente la sensibilità dell’EPS ai solventi) o meglio impedendo l’accesso ai roditori con reti inossidabili e agli insetti con intonaci di rivestimento. Per la sua stabilità chimica e biologica l’EPS non costituisce un pericolo per l’igiene ambientale e per le falde acquifere. Non vi sono controindicazioni al deposito nelle discariche e alla combustione nei forni di incenerimento. L’EPS in opera nella coibentazione edilizia non presenta alcun fattore di pericolo per la salute; si tenga presente in proposito che il Polistirene compatto e l’EPS come materiale da imballaggio sono ammessi dalla legislazione come materiali che possono venire a contatto con le sostanze alimentari. Anche il maneggio e le eventuali lavorazioni meccaniche connesse con la messa in opera dell’EPS sono assolutamente innocui e in particolare non vi é pericolo di inalazione di particelle o di manifestazioni allergiche. Anche le tracce di espandente e di stirolo monomero non polimerizzato che possono essere presenti nell’EPS di recente produzione si disperdono rapidamente e, anche in locali chiusi, non sono più rilevabili a distanza di qualche mese dalla produzione, che é un tempo che comunque decorre fra la produzione dell’EPS e l’occupazione di un edificio. 5.5.2 Caratteristiche elettriche. Le caratteristiche elettriche dell’EPS si avvicinano a quelle dell’aria, che costituisce la maggior parte del suo volume (costante dielettrica E = 1,04). La quasi completa assenza di gruppi polari é evidenziata dal bassissimo angolo di perdita. Per queste caratteristiche, di scarsa importanza per le applicazioni edilizie in generale, l’EPS aveva suscitato interesse al suo apparire come materiale isolante per alte frequenze. Per quanto riguarda il resto del Sistema CLIMABLOCK dobbiamo fare attenzione alle parti metalliche che lo compongono, specificatamente alle armature. Le parti metalliche delle strutture di fondazione, elevazione e contenimento (ferri del cemento armato, pilastri, travi portanti, etc.) devono essere connesse elettricamente tra di loro e collegate con l’impianto di terra dell’edificio secondo le modalità di 167 Capitolo 5 progetto e le prescrizioni delle norme CEI in modo che tutte le parti metalliche da proteggere si trovino praticamente allo stesso potenziale elettrico del terreno. 5.5.3 Rilascio di sostanze pericolose [RSP]. Da questo punto di vista l’osservato principale di tutto il Sistema è sicuramente l’EPS. Le problematiche legate alla purezza dell’aria assumono sempre più peso considerevole nel controllo della qualità dell’aria degli spazi residenziali. Ciò è dovuto all’aumento della presenza di elementi inquinanti, sia all’interno degli alloggi, sia nell’ambito esterno. I problemi si sono aggravati negli ultimi anni in connessione alla tendenza a ridurre il ricambio d’aria degli ambienti per conseguire un risparmio di energia; poichè ciò è stato tentato per lo più semplicemente sopprimendo o riducendo i passaggi dell’aria fra interno ed esterno (tenute dei serramenti, camini), senza controllare effettivamente il fenomeno (con ventilazione meccanica, scambiatori di calore, percorsi obbligati dell’aria, ecc.) ne è conseguita una maggior concentrazione degli elementi inquinanti negli ambienti, in primo luogo umidità, ma anche prodotti dell’attività e del metabolismo ed emanazioni dei materiali costituenti l’edificio o in esso contenuti. Fra questi ultimi è comprensibile che l’attenzione si sia concentrata sui materiali più recenti, trascurando quelli con i quali l’umanità, bene o male, convive da migliaia di anni. In effetti i materiali recenti hanno fornito più di un motivo di preoccupazione per la salute degli abitanti, ma l’informazione in proposito ha spesso provocato confusione nell’opinione pubblica, per lo più attribuendo a tutti i materiali di una certa categoria merceologica (p.es. gli espansi plastici) caratteristiche proprie soltanto di qualcuno di essi. Il Polistirene Espanso Sinterizzato non è sfuggito a questa sorte e poiché le accuse rivoltegli sono fondamentalmente immeritate, è opportuno cercare di fare chiarezza, così che questo materiale così conveniente ed efficiente, possa essere impiegato con completa fiducia. Diversi sono stati gli esperimenti e gli studi volti a indagare la possibile pericolosità dell’EPS e hanno dimostrato come questo materiale sia del tutto innocuo per l’uomo in condizioni normali. In caso di incendio, i gas emessi dall’EPS non sono sostanzialmente diversi da quelli liberati da altri materiali organici e hanno come componente primario l’anidride carbonica. Sebbene venga emesso anche monossido di carbonio, numerosi studi hanno dimostrato che i gas liberati dalla combustione rapida o lenta dell’EPS non sono più dannosi di quelli prodotti da materiali come il sughero o il legno. 5.5.3 Tenuta all’acqua [TW]. Il requisito in esame è tra quelli già valutati in sede di marcatura CE. Le caratteristiche del pannello in EPS da sole sono garanzia di un ottimo comportamento della parete nel suo complesso dal punto di vista della tenuta all’acqua. Il calcestruzzo non è altrettanto efficiente nel bloccare l’acqua, tuttavia l’eccellente isolamento offerto dai pannelli mi garantisce la completa efficienza della parete CLIMABLOCK. Interessante è invece il requisito che classifica le pareti verticali in rapporto alla sensibilità all’azione della pioggia battente e del vento. 168 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI Tabella 5.XXIX: Classi di sensibilità all’azione della pioggia. Classe di sensibilità Sistemi ad ELEVATA sensibilità Sistemi a MEDIA sensibilità Sistemi a BASSA sensibilità Sistemi non sensibili Caratteristiche • Il rivestimento esterno non è impermeabile oppure essendolo tale caratteristica può essere disattivata da fessurazioni della muratura. • Non esiste interruzione di capillarità nel suo spessore. • Il rivestimento esterno non è impermeabile oppure essendolo tale caratteristica può essere disattivata da fessurazioni della muratura. • Esiste un dispositivo di interruzione della capillarità, strati isolanti non idrofili oppure intercapedini d’aria. • Il rivestimento esterno non è impermeabile oppure essendolo tale caratteristica può essere disattivata da fessurazioni della muratura. • Esiste un’intercapedine direttamente alle spalle dell’elemento esterno. • Alla base dell’intercapedine esiste un dispositivo di raccolta ed evacuazione dell’acqua eventualmente infiltrata. • La funzione di tenuta è affidata esclusivamente ad uno strato impermeabile. Nei casi precedenti l’acqua più o meno penetra all’interno del sistema di chiusura. Nel presente caso l’acqua non penetra. Il sistema CLIMABLOCK per le proprie peculiari caratteristiche si può inserire nell’ultima classe, precisando che lo strato impermeabile è rappresentato dai pannelli in EPS. 5.6 Sicurezza nell’impiego. L’opera deve essere concepita e costruita in modo che la sua utilizzazione non comporti rischi di incidenti inaccettabili quali scivolate, cadute, collisioni, bruciature, folgorazioni, ferimenti a seguito di esplosioni. Limitazione delle temperature superficiali [LTS] Le finiture del Sistema CLIMABLOCK e la superficie stessa del pannello in EPS sono realizzate con materiali che, dal punto di vista termico, non portano a delle temperature elevate a livello superficiale. Attrezzabilità [Att] La facilità di posa in opera comprende anche la facilità nell’attrezzare la parete CLIMABLOCK; la posa degli impianti è molto facilitata, potendo eseguire le scanalature in maniera molto pulita, economica e facile con attrezzi a lama calda o ad aria calda, strumenti che sono re-peribili in qualsiasi ferramenta. Regolarità delle finiture [Fin] La finiture della parete CLIMABLOCK sono quelle tradizionali e vanno dall’intonaco direttamente applicato al pannello alla controparte in cartongesso. La regolarità è dunque garantita dalla corretta esecuzione ed applicazione degli strati di finitura. 169 Capitolo 5 5.7 Protezione dal rumore. Il rumore è una delle cause di disturbo più lamentate, fra quante affliggono le persone, specialmente quelle, e sono ormai la maggioranza, costrette a vivere in gran numero in spazi (città, edifici) limitati. Il rumore è infatti ormai compreso nella lista dei fattori di inquinamento ambientale di cui si preoccupa l’opinione pubblica e si occupano, o si dovrebbero occupare, scienziati, tecnici e politici. L’argomento peraltro non è facile da trattare, sia nei suoi fondamenti, che sono insieme fisici, fisiologici e psicologici, sia negli aspetti tecnologici, che attengono, da una parte alla misurazione del rumore e dall’altra agli accorgimenti per ridurne gli effetti. In generale, dal punto di vista psicologico, si può affermare che si è portati a percepire come più sopportabili i rumori connessi con la propria attività, sia di lavoro che di divertimento, e meno quelli dovuti a cause esterne, in particolare quelli che, per essere prodotti da fonti vicine e ben individuabili e generalmente discontinue, ci sembrano quelli che il prossimo, con un po’ di riguardo, potrebbe evitare di produrre. E’ questo il caso in particolare dei rumori dovuti all’urto di un corpo solido contro parti della struttura di un edificio, come il calpestio o la caduta di un oggetto su un pavimento, oppure quelli dovuti all’attrito provocato dallo spostamento di mobili o altro o alle vibrazioni trasmesse da macchine o impianti a diretto contatto con le pareti e i solai. L’EPS è un materiale unico per le caratteristiche presentate: elevata resistenza meccanica, basso assorbimento d’acqua, isolamento termico ottimale. L’EPS viene utilizzato in molte situazioni veramente diversificate per finalità e per risultati ottenuti. Da oltre 30 anni in tutta Europa si distingue per versatilità ed economicità usato in case monofamiliari, edifici collettivi ad uso abitativo, commerciale ed industriale. Inoltre presenta caratteristiche tali da essere adottato per ridurre la rumorosità all’interno dei locali di abitazione nel settore civile e terziario. Con l'emanazione della Legge quadro 447/1995 in tema di protezione dei cittadini dall'inquinamento da rumore, il legislatore ha portato nell'impianto della legge una notevole innovazione che prevede grande impegno in fase di previsione; in particolare l’attenzione è posta sulla previsione del comportamento delle tecniche costruttive ai fini del contenimento del rumore trasmesso e ricevuto dalle unità immobiliari. Questa filosofia operativa trova completamento nell'apposito decreto che. fìssa i limiti dei requisiti acustici degli edifici: D.P.C.M. "Determinazione dei requisiti acustici passivi degli edifìci" del 5 dicembre 1997. La previsione analitica dei requisiti acustici passivi diviene argomento di notevole interesse per i progettisti che devono appunto optare, in fase di progetto, per soluzioni che possano, se eseguite e curate con attenzione, rispondere in fase di collaudo ai limiti fissati dal DPCM citato. Il decreto infatti fissa le "caratteristiche acustiche" (minime o massime) che gli edifici, una volta realizzati, devono possedere. I requisiti quindi si intendono riferiti ai componenti in opera e nel decreto sono differenziati in funzione della destinazione d'uso dell'edificio. Le grandezze nomiate sono: • Indice del potere fonoisolante apparente di partizioni fra unità immobiliari adiacenti (R'w), il quale definisce la capacità delle partizioni, orizzontali o verticali, di abbattere il rumore; 170 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI • • Indice dell'isolamento acustico di facciata, normalizzato rispetto al tempo di riverbero, (D2m,nT,w) il quale descrive la capacità delle facciate di ridurre il rumore proveniente dall'esterno; Indice del livello di rumore di calpestio dei solai, normalizzato rispetto all'assorbimento acustico, (L'n^), il quale descrive la capacità dei solai di abbattere il rumore di calpestio proveniente dai piani soprastanti. Sono inoltre fissati i limiti per la rumorosità prodotta dagli impianti tecnologici: • Livello massimo di pressione sonora (ponderato A, misurato con costante di tempo slow) degli impianti a funzionamento discontinuo (LASmax); • Livello equivalente massimo (ponderato A) degli impianti a funzionamento continuo (LAeq). Nelle tabelle seguenti sono riportati i valori limite di tali grandezze: Tabella 5.XXX: Requisiti acustici passivi dei componenti degli edifici e degli impianti tecnologici. Categorie (cfr. Tab. 5.XXXI) D A, C E B, F-, G Parametri R'w D2m,nT,w L’nw LASmax LAeq 55 50 50 50 45 40 48 42 58 63 58 55 35 35 35 35 25 35 25 35 Tabella 5.XXXI: Classificazione degli ambienti lavorativi. categoria A categoria B categoria C categoria D categoria E categoria F categoria G edifici adibiti a residenza o assimilabili edifici adibiti ad uffici e assimilabili edifici adibiti ad alberghi, pensioni ed attività assimilabili edifici adibiti ad ospedali, cllniche, case di cura e assimilabili edifici adibiti ad attività scolastiche a tutti i livelli e assimilabili edifici adibiti ad attività ricreative o di culto o assimilabili edifici adibiti ad attività commerciali o assimilabili 5.7.3 Normative di riferimento. Le norme europee che definiscono i metodi per calcolare i requisiti acustici passivi R'w D2m,nT,w e L'nw sono le UNI EN 12354, "Acustica in edilizia. valutazioni delle prestazioni acustiche di edifici a partire dalle prestazioni di prodotti” • Parte 1 : Isolamento dal rumore per via aerea tra ambienti; • Parte 2: Isolamento acustico al calpestio tra ambienti; • Parte 3: Isolamento acustico contro il rumore proveniente dall'esterno per via aerea. 171 Capitolo 5 Ogni parte della norma propone un modello di calcolo dettagliato e un modello di calcolo semplificato. I modelli dettagliati, in particolare, sono oggettivamente complessi e richiedono l'inserimento di parametri di difficile valutazione. Un ulteriore documento per il calcolo dei requisiti acustici passivi è il Rapporto tecnico U20001230, “Acustica in edilizia. Guida alle norme sene UNI EN 12354 per la previsione delle prestazioni acustiche degli edifici. Applicazione alla tipologia costruttiva nazionale" sviluppato dall’UNI, ente normativo italiano. Tale Rapporto Tecnico ha lo scopo di adattare le norme Europee alla realtà costruttiva nazionale proponendo un modello di calcolo di più semplice approccio. Proprio in virtù del fatto che il sistema CLIMABLOCK può contare sulle prestazioni dell’EPS, ed essendo quest’ultimo un materiale che dal punto di vista dell’isolamento acustico si è dimostrato più che efficace, si è pensato di procedere ad uno studio preliminare al fine di indagare il potere fonoisolante del Sistema. Lo studio ha preso in esame un complesso residenziale (vedi fig. 20) che si è pensato di realizzare con il sistema CLIMABLOCK. Figura 5.3: Complesso Residenziale “Saccudello”. Comune di Sesto al Reghena (PN). La ditta ha affidato questo studio ad un tecnico del settore e di seguito verranno presentati i risultati ottenuti. 172 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI Figura 5.4: Estratto di mappa. Scala 1:2000. Si è proceduto al dimensionamento e verifica delle partizioni in relazione al comportamento acustico. Sono state analizzate le condizioni di isolamento acustico, per il rumore di tipo aereo, delle pareti poste tra unità immobiliari distinte, e l’isolamento acustico della facciata dell’edificio, tra le unità immobiliari e l’esterno. Questi indici, che costituiscono due dei “requisiti acustici passivi degli edifici” di cui al d.p.c.m. 5.12.1997, potranno essere eventualmente verificati in situ ad opera ultimata, conformemente ai disposti di tale decreto. Parete divisoria tra unità immobiliari. Sono state considerate le partizioni verticali (pareti, poste tra due distinte unità immobiliari, ubicate allo stesso piano). In particolare, l’attenzione è stata posta sulla parete divisoria tra gli alloggi posti al piano terra, come da elaborato grafico. 173 Capitolo 5 Figura 5.5: Pianta delle due unità immobiliari adiacenti. La parete evidenziata è l’oggetto dello studio. Le pareti divisorie si sono ipotizzate realizzate in getto di c.a., utilizzando il sistema CLIMABLOCK. Entrambi i lati della parete prevedono un rivestimento in lastra di cartongesso tinteggiata. Infine, le murature divisorie sono state appoggiate, ovviamente in fase progettuale, per tutto il loro spessore su di una striscia di materiale elastico ma a cedevolezza contenuta anche per carichi applicati di cospicua entità, costituito ad esempio da gomma riciclata. Figura 5.6: Sezione della parete. 174 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI La simulazione previsionale è stata eseguita con il software Bastian 2.0. Per tener conto della disomogeneità delle murature in c.a., causate dagli elementi di collegamento delle due facce del cassero a perdere in EPS, si è attribuita alla parete una diminuzione di massa pari al 10% circa. Pertanto, nella simulazione si è considerata una densità delle murature in calcestruzzo pari a 2200 kg/m3, e uno spessore di 15 cm. Tenuto conto anche della tipologia costruttiva e delle dimensioni della parete divisoria, delle pareti laterali e dei solai, R’w è risultato apri a 54,3 dB nel caso delle due pareti accostate, e pari a 52,3 dB nel caso della parete singola. Si sottolinea come anche in quest’ultimo caso i requisiti di legge (R’w>50 dB) vengano nettamente soddisfatti. La tipologia delle due pareti accostate può quindi essere abbandonata. Parete esterna di tamponamento Per la determinazione dell’indice dell’isolamento acustico standardizzato di facciata, D2m,nT,w, si è considerata la parete di tamponamento che si ottiene con il Sistema Modulare CLIMABLOCK già visto per le pareti divisorie interne. Un lato della parete prevede il rivestimento con lastra in cartongesso tinteggiata, mentre sul lato esterno si è scelta una doppia rasatura con rete in fibra di vetro tessile e di rivestimento acrilico antialga. Tenuto conto della presenza in facciata di una finestra di medie caratteristiche fonoisolante, la simulazione, eseguita con Bastian 2.0 e riferita alla camera da letto indicata nel disegno, indica un valore di D2m,nT,w pari a 45,1 dB, contro un minimo di legge di 40 dB per gli edifici residenziali. Figura 5.7: Sezione della parete di tamponamento esterna. 175 Capitolo 5 Figura 5.8: Pianta dell’unità familiare. In evidenza la parete oggetto di studio. Risulta dunque verificata la rispondenza del Sistema CLIMABLOCK alle aspettative prestazionali dal punto di vista del fonoisolamento, soprattutto tenendo conto della piena rispondenza delle disposizioni normative. 5.8 Risparmio energetico e ritenzione del calore. 5.8.1 Certificazione energetica. A partire dalla "Carta delle città europee per un modello urbano sostenibile" (Aalborg, 1994), l'impegno per la realizzazione di edifici e insediamenti rispondenti ai criteri del costruire sostenibile è divenuto un obiettivo concreto per un numero crescente di amministrazioni comunali. Le esperienze pilota sviluppate e le azioni della Commissione Europea stanno delineando un futuro in cui il rispetto di codici per il risparmio energetico e la compatibilità ambientale saranno obbligatori per l'edilizia abitativa, non contemplando più finanziamenti pubblici per l'adeguamento a tali prescrizioni, essendo la fase sperimentale ormai superata. Esse influenzeranno in modo significativo la presenza e la competizione sul mercato degli operatori dell'edilizia, nel quadro di una generale diffusione di procedure di certificazione della qualità del prodotto casa. Va rilevato che il concetto di sostenibilità è ampio, e continuamente soggetto a modifiche, anche di non poco conto. L'elemento caratteristico della situazione italiana è dato proprio dal proliferare sul territorio di numerosissime iniziative, tutte lodevoli, ma non ugualmente significative. Anche la produzione di criteri di indirizzo da parte delle Regioni più sensibili non appare oggi sufficiente per delineare indirizzi sufficientemente chiari in proposito. Definire sostenibile o bioecologico un edificio è oggi compito insieme assai facile e assai difficile, poiché non vi sono criteri sicuri ne condivisi, almeno a livello nazione. E' in questo contesto che si cala la tematica emergente della certificazione 176 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI energetica; si tratta di un appuntamento ineludibile, veicolata dalla direttiva europea 2002/91, che introdurrà obblighi precisi per gli edifici ma soprattutto innalzerà obbligatoriamente le prestazioni energetiche degli edifici. La certificazione energetica appare oggi, assai più dei criteri bioecologici, come il principale strumento con cui le Regioni attueranno i loro Piani Energetici Regionali, in attuazione del protocollo di Kyoto. Nonostante i lunghi tentennamenti del governo di centro-destra, la revisione generale della Legge 10/1991 è ormai alle porte. Risparmiare energia è ormai una questione vitale per l'economia nazionale e il bilancio delle singole famiglie; di conseguenza vi è il bisogno di uno "scalino" non inferiore a quello segnato dal passaggio della Legge 373/1976 alla Legge 10/1991. Allora si passò dalla "semievasione" ad una vera e propria sperimentazione che portò ad elementi innovativi innestati sull'involucro edilizio tradizionale: fasciatura dei ponti termici, doppi vetri, caldaie ad alto rendimento, termovalvole, ecc… Oggi ci aspettano prestazioni decisamente più elevate rispetto a quelle a cui siamo abituati: il recentissimo D.M. 27.07.05, pubblicato ai primi di agosto sulla Gazzetta Ufficiale, propone una revisione non marginale delle prestazioni finora obbligatorie, ed introduce obblighi nuovi, ad esempio il controllo delle prestazioni dell'involucro edilizio per contenere i consumi da condizionamento nei mesi estivi. E' troppo presto per valutare appieno il nuovo decreto, ma sicuramente esso eleverà le prestazioni degli edifici, riprendendo ed anticipando alcuni dei contenuti del Decreto legislativo relativo alla certificazione energetica, approvato a fine luglio dal Governo. Sintetizzando al massimo per motivi di spazio, ritengo che siamo alla fine di un modello costruttivo che ha retto per decenni, e che sia necessario confrontarsi con soluzioni e tecnologie costruttive nuove, in grado di far compiere al settore edilizio un salto di qualità ormai ineludibile. Sarebbe bene, ma forse è utopia, collegare meglio e portare a sintesi i requisiti prestazionali derivanti dalle singole iniziative legislative, in modo da consentire un lavoro più agevole ai progettisti e un comfort migliore ai cittadini. 5.8.2 Iperisolamento od inerzia?. “Sembra una questione shakespeariana la scelta fra strategie energetiche fondate sul principio dell'inerzia termica, dovuta alla massa e quindi alla dimensione ponderale degli elementi costruttivi, e quelle fondate sull'isolamento (o addirittura iperisolamento, quando puntano sul comportamento adiabatico) degli involucri edilizi. Da un lato si può notare che gli edifici costruiti con tecniche a umido "tradizionali" oggi sono ben diversi da quelli massivi, a parete piena portante, che si costruivano nelle nostre città sino agli inizi del 1900 e che si ritrovano in mirabili tecniche vernacolari nella nostra penisola (come i trulli, per esempio). Come ci ricordava l'illustre "collega ingegnere" Carlo Emilio Gadda "il muro di mattoni vuoti, o "forati" che dir si vogliano, viene a difettare di "massa" e perciò di inerzia..." fotografando una situazione invero immutata dagli anni '60 ad oggi. D'altro canto c'è da chiedersi se sia veramente il caso di proporre, in Italia, tecnologie a iperisolamento (passivhaus la chiamano i tedeschi) con funzionamento adiabatico (praticamente senza scambi di calore in uscita e ingresso dalla pareti 177 Capitolo 5 opache) con parametri di consumo eccezionali di 10 kWh/m2 anno, come nel caso del primo edificio italiano a Chignolo d'Isola (Vanoncini S.p.A.). I motivi di questa riflessione sono molteplici e i feed-back dell'esperienza di Chignolo (monitorata dal Politecnico di Milano e dalla stessa Vanoncini S.p.A.) hanno portato ad alcune osservazioni. Innanzitutto si deve riflettere se è il caso di proporre una transizione costruttiva così violenta alle imprese che operano sul mercato italiano piuttosto che percorrere sentieri ibridi, più consoni alle fasi di cambiamento.” [da Modulo, Sostenibilità a che punto siamo? A cura di Marco Imperatori] In Italia, tuttora, la media di spessori isolanti usata nel tradizionale è pari a 3 cm (contro i 10-15 dei nostri vicini in Europa) e gli edifici di nuova costruzione consumano mediamente 120-160 kWh/m2 anno. Se teniamo presente che vi sono molti edifici con consumi tra 200 e 400 kWh/m2 anno (vedi molti dei prefabbricati anni ‘60-‘70) ci rendiamo conto di quanto sarebbe positivo oggi recuperare le prestazioni di questi "buchi neri" energetici così come proporre sul mercato edifici nuovi con prestazioni attorno ai 30÷50 kWh/m2 anno (valori corrispondenti alle classi A e B del protocollo Casa Clima, antesignano illuminato dei regolamenti in materia di consumo energetico, introdotto dal Comune di Bolzano e presto mutuato anche da altre amministrazioni). Quindi una riduzione dello spessore di isolante termico entro limiti più accettabili, sia in termini di costi che di ingombri (nella passivhaus si raggiungono 36-40 cm di coibentazione) pur restando entro valori decisamente nuovi per l'Italia (mediamente dai 15 ai 25 cm a seconda della zona climatica). Va, infatti, tenuto presente che costruire in fascia alpina è ben diverso che farlo in Centro Italia o al Sud, dove il contesto climatico deve necessariamente guidare a strategie e quindi progettazioni ad hoc. È inoltre sempre più verificabile come anche nelle fasce montane o settentrionali, a fronte di inverni mediamente freddi, si succedano medie stagioni e estati sempre più calde e quindi il raffrescamento degli edifici diventa ugualmente importante al loro riscaldamento (i recenti rischi di black-out in Italia a causa dell'uso di condizionatori sono lì a dimostrarlo). Quindi la risorsa di inerzia termica, combinata a quella di isolamento, e alla possibilità di ventilazione naturale degli edifici sono parametri che devono interagire secondo diverse proporzioni in un contesto temperato-caldo come quello italiano. Come già detto, inerzia e isolamento vanno calibrati a seconda del contesto climatico ma la loro convivenza è auspicabile e vari progetti europei, in situazioni climatiche che alternano stagioni fredde e sempre più calde, mostrano chiaramente l'efficacia di un sistema ibrido (controllo dell'inerzia termica estiva [CITE] ed invernale [CITI] ). E' chiaro che l'architettura, la forma e l'orientazione dell'edificio permettono all'intero sistema di funzionare correttamente.Vengono infatti previste precise strategie stagionali che massimizzano gli apporti energetici invernali da fonti naturali (sole) o da guadagni interni che vengono stoccati nelle porzioni massicce e conservati grazie all'isolamento. Si sfruttano poi la ventilazione naturale nelle medie stagioni e in estate, grazie ai differenziali di tempera-tura fra le pareti con esposizioni diverse e allo "stack effect" favorito dagli impalcati massicci, che nella stagione calda si comportano come "lame rinfrescanti". Si capisce bene come questi, edifici (credo sia ora di smettere col termine "passivi" poiché comprensibile e noto ai tecnici ma fuorviante per i clienti e la gente comune) 178 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI funzionano in modo più empatico rispetto all'ambiente e variabile con le stagioni a differenza delle strategie completamente conservative (estive e invernali) delle costruzioni adiabatiche iperisolate a funzionamento praticamente ermetico. La strategia ibrida (guscio esterno isolato - nucleo interno inerziale) pare inoltre un passaggio logico molto più probabile in edilizia e recepibile da imprese e committenti, in un mercato lento per cui vanno pensate evoluzioni intelligenti più che traumatiche rivoluzioni. In Italia si potrebbe tranquillamente immaginare che edifici ad alta efficienza energetica possano anche essere costituiti da un telaio portante in c.a., con impalcati in laterocemento o a piastra portante, e involucri (esterno e interno) stratificati a secco e debitamente isolati. Le tecniche costruttive tradizionali, basate sui blocchi di laterizio o altri materiali, sono soggette e una sorta di “mutazione genetica” che risulta indispensabile per sopravvivere in un mondo molto esigente dal punto di vista prestazionale. Il modello di funzionamento tradizionale, che prevedeva grandi masse murarie per conservare il calore all’interno degli edifici e per smorzare e ritardare le forzanti termiche esterne (funzionamento capacitivo), non è più proponibile a causa dei grandi pesi in gioco, che diventano diseconomici dal punto di vista finanziario, ergotecnico e manutentivo. Le esperienze più diffuse nel segmento delle residenze a basso consumo energetico (quello più interessante per tracciare una linea di tendenza delle tecniche di uso quotidiano) indicano, invece, nel modello di funzionamento misto, resistivo + capacitivo, quello più indicato a rispondere alla necessità di isolamenti termici elevati, accoppiati al controllo delle oscillazioni istantanee di temperatura all'interno degli edifici. In generale, quindi, si fa riferimento a soluzioni con consistenti spessori di isolante termico disposti verso l'esterno dell'involucro e con uno strato interno che fornisce sia la resistenza meccanica che la capacità di accumulo termico: configurazione particolarmente interessante per climi, come quelli italiani, in cui l'inerzia gioca un ruolo fondamentale per il controllo passivo delle condizioni ambientali interne. È proprio per queste considerazioni che si può individuare in un sistema costruttivo realizzato con dei blocchi di isolante una soluzione particolarmente efficace della questione del risparmio energetico, come rappresentante della perfetta interazione tra consistente isolamento e importante massa inerziale messa a disposizione dal cuore monolitico in cemento armato. Gli spessori di polistirene possono essere graduati fino a raggiungere i livelli di isolamento termico richiesti per lo standard Passivhaus (U=0,11 W/m2K). Sistemi a blocchi di questo tipo, che possono essere direttamente intonacati sulle due facce, garantiscono una notevole costruttive e l’omogeneità del comportamento termico dell’involucro. 5.8.3 EPS ed isolamento termico. È evidente, da quanto detto sopra, il collegamento fra inquinamento atmosferico e consumo di combustibili per il riscaldamento degli edifici e altrettanto evidente é l’importanza di ogni iniziativa volta a ridurre tale consumo. Ciò può essere fatto seguendo varie strade (sostituzione dei combustibili fossili con energie alternative non inquinanti, miglioramento nella produzione, regolazione e distribuzione del calore, recupero di calore, ecc.), ma una delle strade più dirette e di 179 Capitolo 5 effetto permanente é senza dubbio la riduzione delle dispersioni termiche dell’edificio mediante un rafforzamento del suo isolamento. Questo ragionamento vale evidentemente qualunque sia il materiale impiegato per l’isolamento, ma vale la pena di svilupparlo in modo particolare per l’EPS, in quanto materiale coibente fra i più diffusi in edilizia e particolarmente versatile e adatto alla quasi totalità dei casi di isolamento; ciò é specialmente importante per l’impiego nelle opere di ristrutturazione o riabilitazione edilizia delle costruzioni esistenti; infatti un effetto apprezzabile sul consumo globale di combustibili e quindi sull’inquinamento atmosferico si potrà avere soltanto operando in maniera massiccia sul parco edilizio esistente. Può essere interessante ricercare se vi siano limiti, economici o tecnici, nell’impiego dell’EPS per l’isolamento. Nel dimensionamento economico dell’isolamento termico si é già messo in evidenza come il limite di convenienza di un isolamento con EPS, cioè quello che massimizza il valore attuale netto dell’investimento (risparmio annuo attualizzato meno spesa di impianto), si trova per spessori di isolamento nettamente superiori a quelli che oggi prescrive la nostra legislazione per gli edifici nuovi. Si é anche osservato che per risparmiare energia isolando si deve cominciare a consumare energia per produrre l’isolante ed é legittimo domandarsi se e fino a che limite é favorevole il bilancio energetico relativo. Studi in proposito hanno dimostrato che anche da questo punto di vista l’isolamento ottimale con EPS comporta spessori molto superiori a quelli correnti (più di 3 0-50 cm). La considerazione di limiti così elevati ha indotto a verificare la possibilità tecnica di edifici a basso consumo di energia o al limite di “case a energia zero”. Senza considerare queste ultime, che presuppongono più complessi sistemi di utilizzo delle energie gratuite, le case a bassa energia hanno ricevuto molta attenzione negli ultimi anni, specialmente in Germania e Austria. 5.8.4 Certificazione energetica degli edifici. Dal 4 gennaio 2003 è in vigore la Direttiva UE del 16 dicembre 2002 che rende obbligatoria la certificazione energetica degli edifici (articolo 7). L’Italia ha recepito la Direttiva con il Decreto Legge 19 agosto 2005 n. 192 “Attuazione della Direttiva 2002/91/CE relativa al rendimento energetico nell’edilizia”. Riportiamo in breve i più importanti contenuti nel D.L.: Art. 3 Il D.L. viene applicato a: • nuove costruzioni; • edifici esistenti in caso di manutenzione straordinaria, di interventi installazione di impianti termici, di sostituzione di generatori di calore, ecc. Entro un anno gli edifici nuovi e quelli esistenti, sottoposti a manutenzione straordinaria dovranno essere dotati di certificato energetico. Art. 4 Il D.L. descrive la metodologia di calcolo e i requisiti della prestazione energetica. I decreti attuativi (da emettere entro 120 gg.) riguarderanno: • criteri e metodologie di calcolo per il risparmio energetico; • requisiti professionali e di accreditamento per la certificazione. 180 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI I decreti attuativi saranno adottati su proposta del Min.Att.Prod. di concerto con i Min.Infras. e Min. dell’Ambiente d’intesa con la Conferenza Unificata (Regioni), CNR, ENEA e CNCU (Comitato Nazionale Consumatori e Utenti). Art. 6 Contenuti del certificato energetico: • Dati energetici dell’edificio; • Valori di riferimento di legge; • Suggerimenti in merito agli interventi più significativi e convenienti per aumentare l’efficienza energetica. Le guide nazionali saranno disponibili fra 180 gg. Art. 8 La certificazione energetica include: • Relazione tecnica – accertamenti ed ispezioni; • Modalità della Documentazione progettuale (prevista entro 180 gg.); • Relazione delle prestazioni energetiche. e deve essere consegnata ai Comuni a fine lavori con asseverazione da parte della D.L. Art. 10 Monitoraggio, analisi, valutazione ed adeguamento della normativa energetica. Requisiti della prestazione energetica degli edifici. Fino ad emanazione dei Decreti attuativi si applica la Legge 10/91 con le modifiche apportate nell’All. n. I. Allegato C (G.U. n°222 del 23 Settembre 2005) In questo allegato allegato possiamo ritrovare le tabelle relative ai valori della trasmittanza limite da associare ai vari elementi che vanno a comporre l’intero organismo edilizio. È semplice la classificazione del sistema costruttivo a pannelli in EPS, per questo di seguito viene presentata solo la tabella che riguarda le chiusure verticali opache. Tabella 5.XXXII: Valori limite della trasmittanza termica U delle strutture verticali opache. Zona climatica A B C D E F Dal 1 Gennaio 2006 2 U [W/m K] 0,85 0,64 0,57 0,50 0,46 0,44 Dal 1 Gennaio 2009 U [W/m2K] 0,72 0,54 0,46 0,40 0,37 0,35 È possibile quantificare, tramite appositi software, il valore della trasmittanza della parete realizzata con il sistema CLIMABLOCK, che confrontata con i valori presenti nella tabella sopra riportata risulta essere estremamente competitiva. 181 Capitolo 5 Il programma di riferimento è il TerMus-G “Calcolo della resistenza termica per muri, solai e vetrate” distribuito dalla ACCA. Tale applicazione permette di ricostruire la stratigrafia della parete anche grazie ad un archivio nel quale sono contenuti tutti i materiali individuati dalla UNI 10351. Tramite una semplice interfaccia grafica è dunque possibile ricostruire la sezione della parete con relativi spessori e materiali. Una volta determinata la zona climatica di riferimento, con relativi valori di temperatura e pressione, si può procedere all’analisi della parete. 182 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI CARATTERISTICHE TERMICHE E IGROMETRICHE DEI COMPONENTI OPACHI Codice Struttura: 100 Descrizione Struttura: parete climablock N. DESCRIZIONE STRATO (dall'interno all'esterno) s [mm] 1 Adduttanza Interna 2 Polistirene espanso in lastre ricavate da blocchi - mv 20 - Conforme a UNI 7891 3 CLS di aggregati naturali - a struttura chiusa pareti protette - mv.2400. 4 Polistirene espanso in lastre ricavate da blocchi - mv 20 - Conforme a UNI 7891 5 Adduttanza Esterna lambda [W/mK] C [W/m²K] 0 M.V. [Kg/m³] P<50*10¹² [Kg/msPa] R [m²K/W] 7.700 0.130 54 0.041 0.754 27 4.250 1.327 200 1.909 9.545 2 400 1.300 0.105 54 0.041 0.754 27 4.250 1.327 0 25.000 0.040 s = Spessore dello strato; lambda = Conduttività termica del materiale; C = Conduttanza unitaria; M.V. = Massa Volumica; P<50*10¹² = Permeabilità al vapore con umidità relativa fino al 50%; R = Resistenza termica dei singoli strati STRATIGRAFIA STRUTTURA SPESSORE = 308 mm VERIFICA DI GLASER TRASMITTANZA = 0.342 W/m²K VERIFICA CONDIZIONE Ti [°C] RESISTENZA = 2.928 m²K/W IGROMETRICA Psi [Pa] Pri [Pa] Te [°C] Pse [Pa] Pre [Pa] SITUAZIONE LIMITE (vedi grafico) 20.0 2 339 1 216 -5.0 421 CONVENZIONALE INVERNALE (60 gg) 20.0 2 339 1 170 -5.0 421 164 379 CONVENZIONALE ESTIVA (90 gg) 18.0 2 065 1 446 18.0 2 065 1 446 Dalla Verifica Convenzionale risulta che la struttura è soggetta a fenomeni di condensa, la quantità stagionale di condensato è pari a 0.0193 Kg/m², tale quantità può rievaporare durante la stagione estiva. Nella situazione limite la struttura non è soggetta a fenomeni di condensa superficiale. Ti = Temperatura interna; Psi = Pressione di saturazione interna; Pri = Pressione relativa interna; Te = Temperatura esterna; Pse = Pressione di saturazione esterna; Pre = Pressione relativa esterna. Figura 5.9: Valori di uscita del programma TerMus-G per la parete CLIMABLOCK. I dati in uscita che fornisce il programma comprendono, oltre che la determinazione del valore della trasmittanza U=0,342 W/m2K, anche una completa analisi igrometrica tramite diagramma di Glaser che può evidenziare pericolose formazioni di condensa sulle superfici di contatto tra i vari strati. In particolare, nel caso della parete, CLIMABLOCK è evidenziato un punto in cui potrebbe verificarsi la condensa all’interno della parete, ma ai fini pratici è del tutto 183 Capitolo 5 irrilevante perché le quantità in gioco sono abbondantemente assorbite dai guadagni nelle stagioni favorevoli. Sono così soddisfatti i requisiti di Condensazione interstiziale [CCI] e condensazione superficiale [CCS] e isolamento termico [IT]. Se confrontiamo dunque il valore ottenuto, addirittura senza considerare eventuali strati di finitura, con i valori proposti in tabella XLVIII è evidente la competitività di questa soluzione costruttiva, che permette di ottenere livelli di risparmio energetico che con tecnologie tradizionali sono raggiungibili solo con pareti di notevoli spessori. A dimostrazione di questo fatto viene proposto un rapido confronto con alcune diverse soluzioni, valutabili rapidamente anche da un punto di vista economico. In particolare sono state scelte cinque tipologie: 1. CLS1: Parete in C.A. (s=15 cm), intonaco interno, cappotto (s=6 cm), niente finiture. 2. CLS2: Parete in C.A. (s=15 cm), cartongesso interno, cappotto (s=6 cm), niente finiture. 3. LATER1: Parete in POROTON (s=25 cm), intonaco interno, cappotto esterno (s=6 cm), senza finiture. 4. LATER2: Parete in POROTON (s=25 cm), paretina interna con intercapedine isolante (s=8+6 cm), intonaco interno, intonaco esterno, senza finiture. 5. CLIMABLOCK: Parete in C.A. (s=15 cm), isolamento interno (s=54 mm) ed esterno (s=54 mm), cartongesso interno, rasatura da cappotto esterno senza finiture. 184 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI Figura 5.10 CLS1 Figura 5.11 CLS2 Trasmittanza U=0,56 W/m2K Parete in C.A. (s=15 cm), intonaco interno, s=230 mm cappotto (s=6 cm), niente finiture. Trasmittanza U=0,55 W/m2K Parete in C.A. (s=15 cm), cartongesso interno, s=230 mm cappotto (s=6 cm), niente finiture. 185 Capitolo 5 Figura 5.12 LATER1 Figura 5.13 LATER2 186 Trasmittanza U=0,49 W/m2K Parete in POROTON (s=25 cm), intonaco interno, cappotto esterno (s=6 cm), niente s=330 mm finiture. Trasmittanza U=0,45 W/m2K Parete in POROTON (s=25 cm), paretina interna (s=8 cm) con intercapedine isolante (s=6 cm), s=420 mm intonaco interno, intonaco esterno, niente finiture. SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI Figura 5.14 CLIMABLOCK Trasmittanza U=0,32 W/m2K Parete in C.A. (s=15 cm), isolamento interno ed esterno (s=108 mm), s=273 mm cartongesso interno, rasatura esterna, niente finiture. Non è difficile dimostrare l’efficacia del sistema CLIMABLOCK in questo settore; non per niente è un sistema studiato apposta per affrontare il problema dell’isolamento in zone dove il risparmio energetico non può non prescindere da un assoluto abbattimento delle perdite termiche. Anche dal punto di vista del raffrescamento si dimostra come una soluzione efficace, così come isola dal freddo il polistirene è in grado di isolare dal caldo. La soluzione è decisamente estremizzante e del tutto innovativa, forse persino eccessiva per climi come quello italiano, ma la crescente insicurezza energetica con la costante dipendenza da terzi per l’approvvigionamento di materie prime come gas, energia elettrica dovrebbe spingere ad una maggior presa di coscienza del problema. Questo ho riscontrato da quando mi occupo di questa tesi, avendo partecipato a diverse conferenze e convegni che hanno avuto come principale argomento il problema della certificazione energetica. La sensibilizzazione al problema prende spunto dalle esperienze che vengono proposte da diversi soggetti che in altri paesi europei, ma anche in Italia, hanno affrontato, studiato e tentato di risolvere il problema. La proposta a noi più vicina è quella della Provincia di Bolzano con il regolamento CasaClima. La proposta è quella di gratificare gli edifici, gli involucri in particolare, che garantiscono un livello di isolamento, dunque di risparmio energetico, andando a classificare il costruito in base a particolari requisiti energetici. Si è dunque pensato, al fine di invogliare a costruire con risparmio energetico, di creare un marchio di qualità per gli edifici 187 Capitolo 5 efficienti da questo punto di vista, sulla base della partecipazione volontaria del proprietario. Con il certificato CasaClima sono resi trasparenti i futuri costi energetici di gestione dell’immobile e sono così facilitate le decisioni d’acquisto o di affitto e per i proprietari c’è la possibilità di prendere in considerazione per tempo gli investimenti da fare nel risparmio energetico. 5.8.5 Controllo dell’inerzia termica invernale [CITI] ed estiva [CITE]. Le qualità del Sistema CLIMABLOCK in questo senso sono già state ampiamente esplorate nella trattazione del presente paragrafo. 5.8.6 Trasmissione del vapore d’acqua [TVA]. La conoscenza della caratteristica di diffusione del vapore è importante per poter controllare gli eventuali fenomeni di condensazione nelle pareti. I tecnici esprimono questa caratteristica preferibilmente come rapporto µ (adimensionale) fra lo spessore d'aria che offre la stessa resistenza al passaggio del vapore e lo spessore di materiale in questione. Per il PSE il valore di µ è compreso entro limiti che vanno crescendo con la massa volumica, come mostra la tabella seguente, tratta da UNI 7819. Dai valori relativi µ è possibile ricavare i valori assoluti della resistenza alla diffusione del vapore, sapendo che la resistenza di uno spessore di 1 m di aria, nel campo da - 20 a + 30°C, secondo DIN 4108 p.5, ammonta a 1,5 . 106 m2hPa/Kg. Questa relazione permette di ricavare il valore di µ dai valori di permeabilità (inverso della resistenza) di laboratorio o di norma, che sono riferiti a differenze di pressione di vapore, spessore, tempi, unità di massa, variamente definiti. Anche questa caratteristica fa parte di quelle già analizzate per la marcatura CE. 5.8.7 Tenuta all’aria [TA]. L’isolamento passa sicuramente attraverso la messa in opera di soluzioni che permettano il meno possibile il passaggio dell’aria attraverso la parete stessa. La soluzione CLIMABLOCK, in particolare, limita fortemente queste infiltrazioni ed ancora una volta si pone come efficace dispositivo di isolamento per edifici. Interessanti sono alcuni studi che recentemente hanno associato all’infiltrazione dell’aria dei problemi di condensazione interna alla parete. L’aria umida che passa attraverso gli strati più esterni della parete incontra superfici con temperature più fredde andando a condensare su di esse. Gli studi citati in precedenza hanno messo a disposizione anche dei sistemi per la valutazione e quantificazione di quello che potrebbe rivelarsi un fenomeno quanto mai degradante per l’integrità del costruito. Si è pensato, a completamento dell’analisi svolta, di associare ai requisiti essenziali proposti dalla Direttiva 89/106 altre due proprietà che rivestono indubbiamente un ruolo determinante nella completa caratterizzazione di una chiusura verticale: la durabilità e la sostenibilità. 5.9 Durabilità. Per invecchiamento di un materiale si intende la variazione (generalmente in peggio) delle sue caratteristiche nel corso del tempo, dovuta a cause interne (tensione, 188 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI transizioni strutturali, ecc.) o esterne, sia legate alle sollecitazioni imposte, sia alle condizioni ambientali di impiego. L'analisi qui svolta delle influenze che i fattori ambientali, come temperatura e umidità, e le sollecitazioni di lavoro hanno sulle caratteristiche del PSE mostra che esso può garantire per un periodo illimitato le prestazioni che gli vengono richieste. Ciò è dimostrato da 30 anni di esperienza applicativa su scala vastissima e in particolare da numerose verifiche delle caratteristiche, effettuate su PSE in opera da decenni. Sono quindi da confutare recisamente le voci di scarsa stabilità nel tempo, che si sono spinte fino ad affermare l'esistenza di una "sublimazione", affermazione fisicamente senza senso. L'origine di queste voci, quando non è da attribuire a concorrenza scorretta, va fatta risalire a pratiche imprenditoriali scorrette, che hanno ritenuto di poter approfittare della difficoltà di verificare l'effettiva applicazione del materiale nelle intercapedini: in effetti tali voci non si riferiscono mai a situazioni più controllabili, anche se oggettivamente più difficili, come l'isolamento esterno sotto intonaco. Naturalmente la migliore assicurazione del permanere nel tempo delle prestazioni del PSE è data dall'impiego di materiale a norma. Un fattore ambientale non trattato precedentemente, perché non corrisponde mai ad effettive condizioni di impiego, è l'effetto della radiazione solare ultravioletta. Questa radiazione, cui il PSE può trovarsi esposto nel deposito in cantiere e durante la messa in opera, provoca un ingiallimento e infragilimento superficiale, che in molti casi non dà luogo ad alcuna riduzione delle prestazioni, mentre in altri, come nel rivestimento con intonaco, può compromettere l'aderenza della finitura. Una corretta pratica di cantiere evita facilmente questo inconveniente. 5.9.1 Resistenza al gelo-disgelo. La resistenza al gelo-disgelo per la parte in polistirene è già stata valutata nel corso della marcatura CE, mentre per la parte in c.a. deve essere valutata; tuttavia le prestazioni del calcestruzzo e dell’acciaio sono note per cui, considerando il cappotto protettivo offerto dai pannelli in EPS si può facilmente immaginare che questo requisito non può essere critico per il sistema. 5.10 Sostenibilità. • • • Il 90% della vita di un cittadino europeo medio viene trascorso in casa; L’aria che si respira in casa è dalle due alle tre volte peggiore di quella esterna; L’industria edilizia è l’attività umana a più alto impatto ambientale. È sostenibile tutto quello sviluppo che garantisce alle generazioni future le stesse risorse su cui possono contare le attuali generazioni. Il termine sostenibilità si usa sempre più frequentemente riferito anche all’architettura ma nell’uso diffuso il termine è stato spogliato della sua originaria forza etica. Oggi e soprattutto in Italia si allargato un uso improprio del termine forse dovuto anche ad una lettura consolatoria che induce a pensare lo sviluppo sostenibile come qualcosa di “praticabile”, “possibile”, e quindi sostanzialmente a portata di 189 Capitolo 5 mano con qualche aggiustamento al perverso modello di crescita basato sul consumo che governa il mondo. “È giusto lasciare al cittadino la più ampia libertà di scelta sul proprio stile di vita. È, a maggior ragione, giusto comprendere che un futuro insostenibile è inammissibile. Quello che emerge chiaramente è un problema di cultura o meglio di assenza di cultura della nostra società nel progettare un futuro capace di futuro. Ma la cultura è prodotto della capacità di crescita civile di un gruppo sociale. Favorire la crescita di una cultura della sostenibilità è quindi sì compito di associazioni e enti non governativi ma è soprattutto compito della “cosa pubblica” che ha il dovere di regolare le proprie azioni dando ad esse il più alto valore di esempio positivo. Ammettere che l’edilizia pubblica che si finanzia con i soldi pubblici, si progetta attraverso bandi pubblici e si produce attraverso pubbliche gare d’appalto non è sostenibile significa oggi sostanzialmente per ogni amministratore pubblico assumere la responsabilità di una situazione di degrado ambientale che ha nell’industria edilizia la sua principale causa. In conclusione la sostenibilità deve essere introdotta, normata e praticata a partire proprio dall’edilizia pubblica per attivare un processo virtuoso in grado di costruire una cultura civica diffusa capace di modificare lo stile di vita dei cittadini rendendo praticabile un obbiettivo condiviso in modo assolutamente trasversale da settori tecnici e sociali molto diversi.” [Arch. Giancarlo Allen, Segretario Nazionale ANAB] La sostenibilità è un tema che abbraccia diversi aspetti del problema del costruire, quello energetico, quello delle materie prime, etc. Il problema però non sta tanto nel determinare quali siano i “comportamenti insostenibili” quanto nel proporre soluzioni valide e che risolvano contemporaneamente il maggior numero di problematiche concernenti la sostenibilità. Da questo punto di vista possiamo ritenere la soluzione CLIMABLOCK decisamente completa e competitiva in quanto associa materiali che non hanno particolari incertezze chimico-fisiche (senza alcun contrasto con l’ambiente) a prestazioni energetiche e acustiche decisamente soddisfacenti. Esiste una bozza di normativa europea ISO/CD 21929 del 2003, “Functional/user requirements and performance in building construction” nella quale la Commissione Europea si è impegnata nel tentativo di proporre una serie di indici qualificanti la sostenibilità delle costruzioni. Questi indici sono degli strumenti che permettono di descrivere fenomeni complessi come l’impatto ambientale permettendo così in qualche modo di quantificare e comprendere velocemente ciò che fino ad ora non è stato facilmente fruibile. Le tre funzioni principali degli indicatori sono: • Quantificare; • Semplificare; • Comunicare. Il settore dell’edilizia necessita di indici semplificatori per i seguenti motivi: • Efficacia nelle decisione prese nelle fasi iniziali della progettazione; • Sono necessari perché i problemi in edilizia hanno complessità importante. 190 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI Il draft si propone dunque di dare raccomandazioni e linee guida per lo sviluppo e la scelta di appropriati indici della sostenibilità nell’edilizia. Enviromental indicators Sono quelli che permettono di descrivere l’impatto, diretto o indiretto, del costruito sull’ambiente. Ovviamente nella valutazione di questi indicatori ambientali bisogna far riferimento all’intera vita di ciò che si va a realizzare. L’impatto ambientale può essere indicato direttamente utilizzando indicatori che esprimono il livello di sfruttamento delle risorse naturali e il rilascio di emissioni di un edificio. Tabella 5.XXXIII: Indicatori ambientali. Categoria d’impatto Sfruttamento delle risorse Riscaldamento Acidificazione Sviluppo di ossidanti chimici Aggressione all’ozono Eco-tossicità Contaminazione del terreno Salute Bio-diversità Salute Indicatore Sfruttamento dello spazio Sfruttamento dell’acqua Consumo energetico Materie prime e materiali utilizzati Emissioni nocive Immondizia Rumore Diversità delle specie Le raccomandazioni pratiche dipendono dalle specifiche situazioni geografiche e tecnologiche e quindi l’accettabilità o meno dei valori degli indicatori può variare da zona a zona; limiti e intervalli di accettabilità sono infatti del tutto dipendenti dalla zona in cui si opera. Indicatori economici Durante il suo ciclo di vita, la costruzione dipende anche da fattori economici: • Investimenti: proprietà, progettazione, materie prime, costruzione; • Gestione: consumo energetico, acqua, trattamento delle immondizie; • Manutenzione: Ordinaria, straordinaria e riparazioni; • Eventuale distruzione e trattamento dei materiali. Sia da un punto di vista energetico, ma soprattutto da quello economico, assumono fondamentale importanza strumenti come l’LCA, ovvero la dettagliata conoscenza del ciclo di vita di materiali e prodotti. Con strumenti come questi posso monitorare fin dalle fasi iniziali della progettazione tutti i consumi e i guadagni, economici come energetici. 191 Capitolo 5 Indicatori sociali Gli indicatori sociali sono strettamente correlati allo stile di vita della comunità: • La disponibilità e la qualità dell’edilizia popolare; • Il livello medio del tenore di vita; • La qualità media del costruito; • La suddivisione in aree dal diverso livello sociale; • Livello di vivibilità; • Aspetti culturali. In realtà gli indicatori sociali sono strettamente correlati con quelli economici; servono comunque quantificare l’impatto sul background culturale. La relazione tra categorie sociali e edificio è descritta nella seguente tabella. Tabella 5.XXXIV: Categorie sociali e caratteristiche edificio. Salute Rischi per la salute e clima interno Sicurezza dell’utente Accessibilità Impatto culturale Qualità architettonica Sicurezza e salubrità Assenza di barriere architettoniche Adattabilità Sicurezza Servizi Gli indicatori individuati possono essere valutati tutti assieme o separatamente se voglio porre l’attenzione solo su particolari aspetti dell’edificio. È stato individuato anche un set minimo di indicatori da utilizzare: •Sfruttamento di materie prime; •Vita di servizio; •Sfruttamento di risorse energetiche; •Condizioni interne; •Emissioni nocive per l’ambiente; •No barriere architettoniche; •Accessibilità; •Costi di gestione. Questa bozza di normativa è solo un’indicazione della direzione verso cui si sta evolvendo la filosofia del costruire. Il futuro prevede dunque un grande lavoro da parte dell’ambiente edilizio nel tentativo di analizzare e descrivere nel modo più dettagliato possibile tutte le sfaccettature di cui è costituito. 192 SISTEMA “CLIMABLOCK”. REQUISITI E PRESTAZIONI Come usare gli indicatori. INDICATORI DELLA SOSTENIBILITA’ Sono parametri che spesso sono generici, ragionevolmente indipendenti da fruitori o dalla fase di vita. METODO Un indicatore deve essere accompagnato da un metodo, che descriva come si ottiene il valore relativo CLASSIFICAZIONE La classificazione è importante per capire i risultati; anche questa deve tener conto delle particolari condizioni geografiche e tecnologiche. DATABASE Per capire a fondo il valore degli indicatore devo poter contare su un importante panorama di risultati Possiamo però dimostrare, anche attraverso tutto lo studio effettuato nel corso di questa tesi, quanto un Sistema come CLIMABLOCK sia in accordo con le considerazioni estrapolate da quest’ultimo documento. Le materie prime sfruttate per la realizzazione delle pareti CLIMABLOCK sono sostanzialmente degli scarti di altre lavorazioni e comunque, anche in caso di smantellamento, assolutamente riciclabili; la parte in calcestruzzo è assolutamente classica e non meno invadente per l’ambiente di altre soluzioni tradizionali. Per lo sfruttamento di risorse energetiche è necessario conoscere l’intero ciclo di vita dei materiali e dei prodotti, ma per quanto riguarda i pannelli in EPS il bilancio energetico durante il ciclo di vita è assolutamente positivo. Ancora, come ampiamente visto in precedenza, anche dal punto di vista del rispetto dell’ambiente il sistema CLIMABLOCK si pone come “amico” dell’ambiente. 193 Conclusioni Conclusioni Il percorso affrontato durante il lavoro di tesi ha permesso, oltre che una costruttiva collaborazione con una ditta operante nel settore edile, la profonda conoscenza della tecnologia utilizzata nel sistema CLIMABLOCK®. Le caratteristiche e le potenzialità di questa soluzione sono sostanzialmente già note dalle esperienze portate da aziende operanti in realtà differenti da quella europea e che già sfruttano le potenzialità della tecnologia ICF. Il problema fondamentale affrontato nel corso ella tesi è quello di determinare il percorso che il prodotto deve sostenere al fine di vedersi riconosciute, anche in ambito europeo, le caratteristiche che lo rendono una soluzione alternativa, innovativa e competitiva a confronto di tecniche più tradizionali e convenzionali. Il primo traguardo è stato quello di determinare quale sia l’iter necessario al raggiungimento della marcatura CE, resa obbligatori dalla Direttiva 89/106/CE. È stato individuato, in tal senso, il sistema dei requisiti da valutare, con relativi riferimenti normativi delle prove di verifica; sono inoltre stati specificati i compiti che i soggetti operanti (produttore e organismo notificato) devono assolvere durante l’intero percorso. A questo punto, dal lato strettamente normativo, il prodotto può essere commercializzato. D’altro canto è chiaro anche che non si può prescindere da una più approfondita conoscenza delle qualità e delle potenzialità del prodotto stesso, considerato anche il fatto che il marchio CE non è un marchio di qualità. Sono stati, a tal fine, individuati una serie di requisiti utili alla classificazione e alla caratterizzazione di una generica parete verticale, ottenendo una lista compatta di proprietà che permetta di valutare in maniera schematica e facilmente accessibile il livello prestazionale della stessa. Per ciascun requisito si è ricercato il corrispondente livello prestazionale offerto dal Sistema CLIMABLOCK® e, senza peretendere di dare una valutazione definitiva, si sono proposte delle considerazioni volte ad individuare quali siano le caratteristiche che si possono eventualmente potenziare oppure a confermare le aspettative prestazionali prefissate, il tutto in stretta corrispondenza con il materiale e gli strumenti a disposizione. Potendo contare su di una serie significativa di dati e valori di riferimento, è stato possibile effettuare, per alcuni aspetti, un primo confronto fra la soluzione CLIMABLOCK® ed altre tipologie di parete, mettendo in risalto pregi e difetti del sistema. Un occhio di riguardo è stato, inoltre, mantenuto per problemi quali la certificazione energetica e gli ultimi sviluppi in materia di sostenibilità, con l’obiettivo dichiarato di dimostrare quanto questa soluzione costruttiva si dimostri “innovativa”, soprattutto per la sua completa adesione ai principi che animano le più recenti evoluzioni del panorama normativo edilizio. Il sistema si propone come efficace soluzione a problemi di tipo energetico, garantendo livelli prestazionali eccellenti, da non sottovalutare soprattutto tenendo conto dello spettro della crisi nell’importazione di materie prime manifestatosi negli ultimi giorni e salito prepotentemente agli onori della cronaca. 194 Conclusioni A conclusione, questo lavoro vuole anche avere un valore metodologico, soprattutto per quanto riguarda il percorso che porta al marchio CE. In altre parole quanto fatto in questo senso può essere estrapolato e, con le dovute correzioni e integrazioni, riproposto per un qualsiasi prodotto che si trovi a dover rispettare le disposizioni imposte dalla Direttiva 89/106/CE. 195 Riferimenti bibliografici Riferimenti bibliografici Il materiale fotografico è stato gentilmente concesso dalla ditta “Pontarolo Engineering”. Le immagini del primo e del terzo capitolo sono state riprese dal testo: Cecere C. Mornati S. Quoiani M. Vittori C. “Murature e pannelli. Le pareti esterne”. EDIL STAMPA (1994). Le immagini riguardanti il sistema Arxx Wallsystem ICF sono tratte dalla guida messe a disposizione dalla ditta stessa sul sito www.arxxwalls.com. Testi e riviste • Cecere C. Mornati S. Quoiani M. Vittori C. “Murature e pannelli. Le pareti esterne”. EDIL STAMPA (1994). • Landini F. Roda R. “Costruire a regola d’arte. Partizioni esterne”. BE-MA Editrice (1989). • Landini F. Roda R. “Costruire a regola d’arte. Strutture”. BE-MA Editrice (1992). • Mammi S. Borghi M. Novo M. Novo S. “Previsione dei requisiti acustici passivi degli edifici. L’uso dei programmi di previsione”. EdilioEdit (2005). • Piana M. “Costruire con EPS edifici silenziosi” BE-MA Editrice (2000). • Piana M. “Il polistirene e l’impatto ambientale” BE-MA Editrice (1998). • Piana M. “Rispettare l’ambiente. EPS e bioedilizia” BE-MA Editrice (1999). • Piana M. “Sistemi innovativi in EPS” BE-MA Editrice (1998). Norme e leggi • Committee Draft ISO/CD del 16 ottobre 2002, n. 21929, “Functional/user requirements and performance in building construction”. • Decreto Legislativo del 19 agosto 2005, n. 192, “Attuazione della direttiva 2002/91/CE relativa al rendimento energetico nell’edilizia”. 196 Riferimenti bibliografici • Decreto del Ministero delle Attività Produttive del 7 aprile 2004, “Applicazione della Direttiva n. 89/106/CE, recepita con decreto del Presidente della Repubblica del 21 aprile 1993, n. 246, relativa alla pubblicazione dei titoli e dei riferimenti alle norme armonizzate europee”. • Decreto del Presidente della Repubblica del 21 aprile 1993, n. 246, “Regolamento di attuazione della direttiva 89/106/CE relativa ai prodotti da costruzione”. • Decreto del Presidente della Repubblica del 10 dicembre 1997, n. 499, “Regolamento recante norme di attuazione della direttiva 93/68/CE per la parte che modifica la direttiva 89/106/CE in materia di prodotti da costruzione”. • Decreto interministeriale del 2 febbraio 1998 “Modalità di certificazione e delle prestazioni energetiche degli edifici e degli impianti ad essi connessi”. • Direttiva Europea del 21 dicembre 1988, n. 89/106/CE, “Direttiva relativa al riavvicinamento delle disposizioni legislative, regolamentari e amministrative degli Stati Membri concernenti i prodotti da costruzione”. • UNI 10351 “Materiali da costruzione. Conduttività termica e permeabilità al vapore” (marzo 1994). • UNI EN 13163 “Isolanti termici per l’edilizia. Prodotti di polistirene espanso ottenuti in fabbrica. Specificazione.” (giugno 2003). • UNI EN 13501-1 “Classificazione al fuoco dei prodotti e degli elementi da costruzione. Classificazione in base alle prove di reazione al fuoco.” (marzo 2005). Siti internet • “Associazione Italiana Polistirene Espanso” www.aipe.it • “Il sistema Argisol” www.argisol.it • “Il sistema Arxx Wallsystem ICF” www.arxxwalls.com • “Celenit isolanti naturali” www.celenit.it • “Il portale dell’edilizia” www.edilio.com • “Il sistema ICF” www.forms.org • “Organismo certificato Sincert” www.icmq.org 197 Riferimenti bibliografici • “Il sistema EMMEDUE” www.mdue.it • www.uni.com Software utilizzati • TerMus-G “Calcolo della resistenza termica per muri, solai e vetrate” distribuito dalla ACCA, Italia. • Bastian 2.0 “Previsione dei requisiti acustici passivi degli edifici” distribuito dalla 01dB, Italia. Convegni e corsi seguiti • “Lezioni tecniche sull’approccio energetico alla progettazione edilizia e sulla certificazione dell’edificio”. Organizzato da Inarsind di Udine, Gorizia e Pordenone. Udine, 12 e 13 dicembre 2005. • “Certificazione energetica degli edifici. Certificazione dei materiali”. Organizzato da Associazione Industriali di Udine. Udine, 14 dicembre 2005. • “Progetto Cjase del Comune di Udine: la sostenibilità del costruire e dell’abitare”. Organizzato da Comune di Udine. Udine, 16 dicembre 2005. 198 Riferimenti bibliografici 199