Comparazione tra sistemi strutturali

Capita spesso che un cliente, magari perché solleticato da un articolo o un servizio televisivo, ci chieda quali sono i vantaggi e gli svantaggi di sistemi strutturali diversi da quello tradizionale in laterizio e calcestruzzo armato. Fermo restando che ogni progetto è un caso a sé stante e che quindi il parere del vostro tecnico in merito sarà importante (più importante di quello del vicino, dell’amico o del rivenditore), abbiamo realizzato una sorta di tabella comparativa delle principali caratteristiche che distinguono i più comuni tipi di strutture. Chiaramente un buon tecnico può ottenere ottimi risultati architettonici da ognuna di esse, di conseguenza i parametri di differenziazione sono principalmente di tipo tecnico e molto specifici.

Qui di seguito la tabella e successivamente un breve approfondimento per ogni voce:

1) Comportamento sismico: con questa voce si intende definire la facilità di realizzazione di una struttura dall’ottimo comportamento sismico (ovvero quanto resiste a un terremoto). Per gli standard di rischio sismico italiano (medi, ben lontani da quelli giapponesi ad esempio), si possono costruire strutture adeguatamente resistenti anche con strutture in calcestruzzo armato, impiegando una grande quantità di acciaio nelle armature, risulta però più facile realizzarle direttamente in acciaio o legno, materiali più adatti a resistere alle sollecitazioni del terremoto.

2) Costo: con questa voce si intende definire il costo della parte strutturale dell’edificio e degli elementi più strettamente legati ad essa. La struttura tradizionale e quella di acciaio hanno costi simili mentre quella in legno risulta più costosa in quanto richiede particolari accorgimenti per la protezione e l’isolamento degli edifici, inoltre necessita di una cospicua quantità di tempo di progettazione costruttiva in fase di prefabbricazione.

3) Velocità di costruzione: rappresenta la velocità di realizzazione della parte strutturale dell’edificio. Ovviamente legno e acciaio, essendo tecniche che sfruttano ampiamente la prefabbricazione, richiedono tempi di cantiere inferiori a quelli delle strutture tradizionali.

4) Versatilità strutturale: con questa voce si intende quanto il sistema costruttivo si presta a realizzare strutture complesse (grandi luci, grandi aggetti, geometrie articolate). In questo caso ovviamente la tipologia più limitata da questo punto di vista è quella tradizionale, tuttavia anche nel caso di legno risulta abbastanza difficile realizzare situazioni strutturali atipiche senza ricorrere ad elementi speciali. Per quel che riguarda le strutture in acciaio non ci sono particolari limiti.

5) Durabilità: per durabilità si intende la caratteristica di un materiale di conservare le sue proprietà nel tempo. Chiaramente i materiali inorganici come il calcestruzzo e l’acciaio in questo caso la fanno da padrone, in quanto meno soggetti a fenomeni di degrado nel tempo.

6) Versatilità distributiva: con questa voce intendiamo la facilità con cui, con un certo tipo di struttura, si può ottenere una pianta libera che si può distribuire a piacimento ed eventualmente modificare in maniera versatile. Ovviamente la struttura di acciaio, più resistente, permette di realizzare elementi strutturali più piccoli e localizzati in modo da lasciare libero lo spazio distributivo interno.

7) Lavorazioni a secco: con questa voce si intende la possibilità di realizzare un edificio con la quasi totalità di lavorazioni a secco, cioè senza l’uso di composti acquosi come il calcestruzzo e la malta. Questo è particolarmente importante quando si lavora in contesti costruiti oppure ristrutturazioni e restauri. In questi casi l’umidità rilasciata da calcestruzzi, intonaci e malte potrebbe danneggiare le strutture esistenti.

8) Peso: il peso di una struttura è importante per due ragioni. La prima è la minor pressione sul suolo, che rende possibile costruire su terreni poco portanti e con fondazioni meno profonde. La seconda ragione è che un peso minore significa una minore sollecitazione della struttura in caso di terremoto. Il terremoto infatti genera una improvvisa accelerazione delle masse degli oggetti appoggiati al suolo, creando in questo modo delle forze tanto più grandi quanto più è grande il peso della struttura. In questo caso le strutture metalliche e quelle in legno sono avvantaggiate per il miglior rapporto resistenza/peso rispetto alle strutture tradizionali.

9) Specializzazione della manodopera: con questa voce volevamo mettere in evidenza come, a seconda del tipo di struttura, sia più o meno semplice individuare manodopera qualificata alla realizzazione dell’opera. Chiaramente è molto più semplice trovare un bravo muratore che un bravo saldatore o un buon carpentiere. Per questo occorre richiedere al vostro tecnico di verificare le qualifica della ditta a cui intendete affidare i lavori.

10) Costo delle modifiche in corso d’opera: fermo restando che le modifiche in corso d’opera sono sempre da evitare e sono sempre un costo e causa di numerosi ritardi e problemi tecnici, è chiaro che le tecniche che sfruttano le attività di prefabbricazione non sono assolutamente adatte ad accogliere con facilità modifiche e variazioni sulla parte strutturale. Per quel che riguarda l’acciaio si può riportare gli elementi da modificare in officina e saldarli nuovamente, per il legno nell’impossibilità di creare giunti sufficientemente resistenti potrebbe essere necessario scartare determinati elementi e sostituirli con nuovi componenti strutturali.

11) Tracciabilità e controllo: è importante che la qualità degli elementi strutturali che compongono un edificio sia determinata con precisione, questo rende l’edificio sicuro e durevole negli anni. I prodotti prefabbricati hanno chiaramente una maggiore possibilità di controllo. In particolare la qualità dell’acciaio è determinata fin dalla fonderia che produce i semilavorati, i certificati di colata specificano la qualità di ogni singola trave prodotta e viene riportata su un certificato che arriva poi al carpentiere che a sua volta dovrà seguire procedure certificate per la lavorazione della trave, saldatura, piegatura, foratura eccetera. Un minore controllo sul legno per cui è possibile tracciare la qualità delle lavorazioni e dei collanti utilizzati ma difficilmente si riesce a determinare l’effettiva qualità del legno utilizzato (stagionatura, percentuale di alburno e durame, regolarità e direzionalità delle fibre, ecc…). Il controllo minore si ha sui materiali realizzati in opera come il calcestruzzo, l’armatura di acciaio può essere prefabbricata e verificata in cantiere, tuttavia la regolarità del getto, la corretta umidità in fase di gettata e di stagionatura è sostanzialmente indeterminabile in quanto la verifica delle prestazioni del conglomerato avvengono su campioni preparati a parte. Una cattiva esecuzione o stagionatura del getto può causare cedimenti, fessurazioni e soprattutto un più veloce deterioramento degli elementi costruttivi.

12) Necessità di protezione della struttura: sostanzialmente ogni tipo di struttura (se si escludono gli antichi muri di pietra naturale) deve essere protetta dagli agenti atmosferici per evitarne il degrado. Il calcestruzzo armato lasciato a vista in qualche decina di anni comincia a “scartellare” lasciando arrugginire i tondini all’interno che alla lunga arrugginiscono al punto di perdere capacità portante in qualche decina d’anni. Il legno marcirebbe in pochi anni. Persino i muri di mattoni non possono rimanere per sempre privi di intonaco. Di conseguenza è necessario proteggere nella maniera corretta ogni tipo di materiale, solitamente è sufficiente “nasconderlo” all’interno delle pareti, in modo che non vengano a contatto con l’aria e l’umidità esterna e, nel caso del legno, dell’irraggiamento diretto da parte del sole. Se si vogliono lasciare questi elementi strutturali a vista o se c’è il rischio che rimangano a contatto con elementi umidi è necessario procedere con cura a proteggerli. Ogni materiale ha specifici trattamenti e accorgimenti e chiaramente il legno risulta quello più delicato in quanto è un materiale organico e quindi più facilmente degradabile.

13) Sostenibilità: abbiamo volutamente omesso questa categoria dalla tabella in quanto il discorso è troppo complesso e articolato per essere sintetizzato in una semplice tabella. La parola sostenibilità viene spesso utilizzata come bandiera pubblicitaria per promuovere questo o quel prodotto. Mettiamo le cose in chiaro: l’edilizia è una delle attività umane meno sostenibili. Grandi quantità di materiali vengono prelevati in natura, lavorati, trasformati e trasportati. Grandi quantità di energia vengono impiegate in tutte queste fasi per ognuna delle tecnologie elencate nella tabella e negarlo equivale a nascondersi dietro a un dito. Per fare alcuni esempi: il cemento si ottiene “bruciando” pietra calcarea, l’acciaio fondendo rottami, la lana di roccia (utilizzata principalmente per proteggere le strutture in legno) fondendo pietra vulcanica fino a trasformarla in una sorta di “zucchero filato” di pietra. Capite bene che tutti questi processi sono profondamente energivori. Aggiungiamo l’energia utilizzata per trasportare, sollevare e assemblare il tutto. L’edilizia era sostenibile quando impastando terra e paglia del luogo una persona si costruiva una capanna. Dalla scoperta della terracotta la cosa è un po’ sfuggita di mano.

Ogni filiera industriale sta comunque mostrando una certa attenzione all’ambiente per cercare almeno di ridurre l’impatto ecologico dell’attività edilizia. Nell’ambito del calcestruzzo si sta studiando come riciclare il vecchio calcestruzzo come inerte o come materia prima per produrre altro cemento in modo da ridurre la necessità di cavare sabbia, ghiaia e pietra calcarea. Nella filiera dell’acciaio da tempo si ricorre principalmente al riciclo e quindi le strutture metalliche sono fatte di materiale riciclato che può essere a sua volta totalmente riciclato. Nella filiera del legno esistono piantagioni etiche che prevedono la piantumazione di un numero maggiore di piante rispetto a quelle che vengono tagliate per fare travi e pilastri, inoltre la ricerca procede nello studiare colle e resine sempre meno inquinanti.