Nel mondo dell’ingegneria civile, l’acciaio strutturale è un elemento essenziale per la realizzazione di edifici duraturi. Il suo impiego nelle costruzioni ha rivoluzionato l’intero settore, come suggerisce la storia dell’acciaio e il compimento del ponte di Brooklyn, nell’Ottocento. Protagonista di utilizzi sempre più innovativi, l’acciaio da costruzione presenta molteplici vantaggi in diversi ambiti, grazie alle sue proprietà.
Vediamo nel dettaglio tutti i benefici di questo materiale, le sue caratteristiche meccaniche e la sua utilità nelle zone sismiche.
Le caratteristiche meccaniche dell’acciaio da costruzione
L’acciaio che si utilizza nelle opere di carpenteria metallica è un materiale omogeneo, isotropo e isoresistente. È caratterizzato da alcune importanti proprietà:
- resistenza;
- duttilità;
- dissipazione;
- versatilità;
- elevato rendimento meccanico.
La classificazione dell’acciaio strutturale si basa sulla sua composizione chimica, mentre le caratteristiche e le sue applicazioni specifiche sono definite dalla norma UNI EN 10027-1, che stabilisce i sistemi di designazione alfanumerica per le varie tipologie di acciaio.
Le caratteristiche meccaniche, fisiche e chimiche dell’acciaio sono inoltre determinate attraverso prove di qualificazione del materiale, come la prova di trazione, di resilienza e analisi chimiche.
Infine, occorre verificare la deformabilità, la stabilità del materiale a seconda dell’utilizzo e la protezione da incendi. Per rispondere a questi controlli, le verifiche di sicurezza sono regolamentate dalle norme NTC08 e dall’Eurocodice 3.
Dalle caratteristiche meccaniche dell’acciaio strutturale derivano importanti vantaggi che lo rendono versatile e utile in diversi ambiti costruttivi.
I vantaggi delle costruzioni in acciaio
Il sistema costruttivo a secco si fonda su un approccio saggio alla costruzione edile in grado di soddisfare elevati standard prestazionali in diversi ambiti, come sicurezza sismica, durabilità, eco-efficienza e molti altri.
Le costruzioni in acciaio consentono di attingere in maniera consapevole al patrimonio della produzione industriale legata all’edilizia, per realizzare manufatti altamente tecnologici e sostenibili. Questi edifici, concepiti in modo simile alle delle macchine, nascono dall’accostamento di vari materiali e strati che, ognuno per le proprie caratteristiche, contribuiscono alla sommatoria delle prestazioni desiderate; sono caratterizzati da strutture a telaio in acciaio a cui vengono fissati elementi planari, leggeri, di piccolo spessore e di grandi dimensioni come lamiere, pannelli sandwich, lastre di vario genere e materassini isolanti. Queste caratteristiche celano importanti benefici: ecco i vantaggi delle costruzioni in acciaio.
Ridotti tempi di realizzazione
L’alto livello di prefabbricabilità e la facilità di assemblaggio della carpenteria metallica consentono di realizzare in tempi veramente ristretti soluzioni finite. Il sistema a secco in acciaio, infatti, permette una gestione precisa dei tempi di realizzazione, un ridotto impiego di risorse, con conseguente drastica riduzione dei materiali di scarto. Grazie all’industrializzazione del processo edilizio, tutti gli elementi strutturali e i sistemi di involucro sono realizzati in officina tenendo conto delle successive operazioni di montaggio. In questo modo, sono già pronti per la messa in opera, con estrema facilità di assemblaggio: i tempi di costruzione si abbattono così del 50-60%. Inoltre, sono eliminati i quotidiani problemi ed i lunghi tempi di asciugatura e maturazione per intonaci e massetti tipici del cantiere tradizionale.
Comfort, salubrità e durabilità
Grazie agli accorgimenti tecnico-costruttivi applicabili alle costruzioni in acciaio e ai materiali impiegati, è possibile raggiungere prestazioni energetiche molte alte per edifici in Classe A. L’elevato isolamento termo-acustico assicura la qualità dell’ambiente interno.
Gli impianti, come quelli di riscaldamento e/o sistemi che sfruttano le energie rinnovabili, sono inoltre facilmente integrabili nella struttura. L’acciaio, non essendo un conduttore di umidità, garantisce ambienti salubri privi del cosiddetto “effetto spugna”. Le soluzioni in acciaio non necessitano di interventi di manutenzione ed i trattamenti a cui sono sottoposti i profili impiegati ne garantiscono l’anti-corrosione con conseguente durabilità dell’edificio.
Resistenza in caso di incendio
Gli edifici realizzati in acciaio presentano una più elevata resistenza passiva in caso d’incendio rispetto ad altri sistemi costruttivi industrializzati che impiegano altri materiali da costruzione. La struttura in acciaio è quasi sempre posta all’interno di intercapedini che già prevedono degli isolanti, come ad esempio le lastre in cartongesso, che permettono un’ottima protezione al fuoco. Nell’eventualità vi siano altre necessità, è comunque possibile ricorrere a particolari lastre che raggiungono parametri molto alti di resistenza al fuoco. La struttura in acciaio può essere quindi trattata per avere una corretta resistenza al fuoco in base a specifiche esigenze: nel caso in cui questa venga lasciata a vista può essere eseguito un trattamento protettivo.
Sostenibilità
L’impatto ambientale di una costruzione in acciaio è ridotto sia durante le fasi di costruzione, sia alla fine della vita utile dell’organismo edilizio, grazie all’alta percentuale di recupero dei componenti, assemblati meccanicamente e non a umido. Inoltre, l’industrializzazione che contraddistingue la soluzione a secco in acciaio garantisce:
- riduzione energetica complessiva a parità di mq edificati in confronto ad altre soluzioni costruttive;
- riduzione del packaging e dei rifiuti; possibilità di riuso dei componenti edilizi;
- nessun impiego di materie prime: l’acciaio utilizzato nelle costruzioni proviene da materiale riciclato;
- aumento della sicurezza sul lavoro;
- riduzione dei trasporti sia di merci che di maestranze;
- prevenzione dei cambiamenti climatici.
Le emissioni di CO2 per produrre e trasformare in officina i prodotti in acciaio rappresentano meno del 3% delle emissioni nazionali complessive di gas serra e riciclo: l’acciaio è il materiale più riciclato al mondo ed è riciclabile al 100%, può essere riciclato infinite volte senza perdere alcuna delle sue proprietà originarie.
Flessibilità, modularità e facile disassemblabilità
La versatilità offerta dal sistema in acciaio consente di ottenere modularità e replicabilità. Le caratteristiche dell’edificio si adattano al sito di costruzione e la personalizzazione alle funzionalità, e al design delle diverse finiture e sistemi di facciata. Inoltre, in vista di future nuove esigenze e di cambi di destinazione d’uso, il sistema costruttivo in acciaio è ottimale negli interventi di ampliamento e sopraelevazione del costruito. Facile da smontare e riciclare a fine vita.
Gestione del cantiere
Il cantiere di un’opera in acciaio impiega manodopera qualificata. L’assemblaggio in officina consente cantieri molto più organizzati di quelli relativi a edifici realizzati con altre tecnologie tradizionali, trattandosi di strutture industrializzate, per le quali le lavorazioni a piè d’opera si limitano a montaggi e assemblaggi di componenti costruttivi. È possibile intervenire anche in spazi ristretti e in condizioni non favorevoli. Ciò consente di realizzare non solo interventi ex-novo ma anche ampliamenti, sopraelevazioni o interventi di recupero con impatti minimi.
Oltre a questi vantaggi evidenti, si aggiungono due aspetti cruciali che riguardano i costi di produzione e la sicurezza sismica.
Costruzioni in acciaio in zona sismica
L’acciaio presenta indubbi benefici legati alla flessibilità e alla leggerezza: le forze sismiche sono associate all’inerzia e dipendenti dalla massa dell’edificio.
I sistemi strutturali basati su materiali molto duttili come l’acciaio, sono in grado di resistere al sisma e risultano molto più vantaggiosi rispetto a quelli basati su materiali meno duttili, come cemento armato e muratura.
In condizioni di sisma molto elevato, la leggerezza della struttura e la duttilità garantiscono alti livelli di sopportazione ed eventuali interventi di ripristino e manutenzione saranno nulli o poco invasivi, a differenza di strutture più rigide, come quelle che impiegano il calcestruzzo, difficilmente monitorabili dopo il sisma.
I sistemi di involucro collegati a secco, con connessioni in grado di supportare spostamenti durante un terremoto, offrono considerevoli vantaggi che vanno a limitare anche il possibile danneggiamento delle componenti non strutturali.
Il costo di costruzione di una struttura in acciaio
La rapidità costruttiva, unitamente alla progettazione ottimizzata, si traducono nella riduzione degli oneri finanziari. Inoltre, grazie alle caratteristiche meccaniche dei profili in acciaio, si ottengono strutture molto più leggere e si ha quindi un abbattimento dei costi concernenti le opere di fondazione, dei volumi di scavo e di getto, oltre alla riduzione delle emissioni dovute al trasporto delle strutture portanti e dei materiali in genere.
Un altro aspetto fondamentale è che anche l’incidenza della manodopera è inferiore: le attività condotte in cantiere costano notevolmente di più delle attività condotte in officina.
Progettare strutture in acciaio: le soluzioni di Incide
Incide Engineering combina alta competenza e professionalità con una costante attenzione alle nuove tecniche e metodologie di progettazione per l’ingegneria strutturale.
Nel campo delle strutture in acciaio, la sua esperienza pluriventennale si manifesta in una profonda comprensione delle sfide e delle opportunità che questi edifici presentano.
Attraverso il suo metodo, Incide copre con accuratezza gli interventi di progettazione concettuale e sviluppo di calcoli mediante elementi finiti, la produzione dei disegni esecutivi e costruttivi mediante l’utilizzo di metodologia BIM, traendo notevoli vantaggi dall’interoperabilità dei processi, fino allo studio delle fasi di montaggio.
Questi sono solo alcuni dei servizi che Incide offre nell’ambito dell’ingegneria strutturale, che spazia raggiungendo le strutture speciali in acciaio (gru portuali per carico e scarico, strutture speciali per l’industria, Silos, Boiler e camini industriali), strutture in cemento armato e tensostrutture.
I progetti di strutture in acciaio realizzate da Incide sono numerose, ma tra le più rilevanti si ricordano alcuni interventi:
- in ambito sportivo, come la Défense Arena, struttura polivalente a Parigi o la Seine Musicale;
- per impianti industriali, come il New Safe Confinement per la Centrale nucleare di Chernobyl;
- per edifici commerciali, come l’Aspire Tower di Doha, in Qatar;
- per le infrastrutture, come il ponte Al Raha ad Abu Dhabi;
- nel settore Aviation, come il Cargo Terminal dell’Aeroporto di Doha.
Grazie alla sua esperienza certificata, Incide è in grado di affrontare le grandi sfide della progettazione strutturale e impiantistica in moltissimi settori.
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