Atlante delle terrazze 8802053677, 9788802053677 [PDF]

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Grande Atlante di Architettura // Grande Atlante di Architettura si presenta come una completa enciclopedia delle costruzioni, divisa in volumi tematici. Ogni volume tratta in modo esauriente uno specifico tipo edilizio, o una parte dell'edificio. Gli argomenti sono sviluppati in ogni aspetto: teoria costruttiva, suggerimenti compositivi, benessere climatico e ambienta/e, cenni storici, esempi di realizzazioni. Di grande utilità pratica sono i numerosissimi particolari, disegnati in scala con ricchezza di dettagli. La trattazione è impostata seguendo le procedure della normativa tecnica tedesca. Poiché le norme DIN, pubblicate dal Deutschen Institut fur Normung, sono considerate per precisione e sicurezza le migliori del mondo, e vengono utilizzate con profitto anche all'estero, si è ritenuto opportuno non discostarsi dall'impostazione originaria. Un'appendice al termine di ogni volume elenca le corrispondenti norme italiane. Realizzati da specialisti tedeschi e svizzeri, i volumi del Grande Atlante di Architettura sono pubblicati nell'edizione originale dall'editore della prestigiosa rivista "Detail".

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Di prossima pubblicazione: Atlante del Atlante dell'

Hans-Busso von Busse Nils Valerian Waubke Rudolf Grimme Jürgen Mertins

UTET

Titolo originale Atlas Flache Dächer - Nutzbare Flächen Autori Hans-Busso von Busse Nìls Valerian Waubke Rudolf Grimme Jurgen Mertins Traduzione di Luca Trentini Normativa italiana a cura di Alberto Galeotto

© 1992 Institut fùr internationale Architektur-Dokumentation GmbH, Monaco

© 1999 Ristampa - Unione Tipografico-Editrice Torinese corso Raffaello, 28 -10125 Torino © Prima edizione 1998 Sito Internet Utet: www.utet.com e-mail: [email protected] I diritti di traduzione, di memorizzazione elettronica, di riproduzione e di adattamento totale o parziale, con qualsiasi mezzo (compresi i microfilm e le copie fotostatiche), sono riservati per tutti i Paesi. L'Editore potrà concedere a pagamento l'autorizzazione a riprodurre una porzione non superiore a un decimo del presente volume e fino a un massimo di settantacinque pagine. Le richieste di riproduzione vanno inoltrate all'Associazione Italiana per i Diritti di Riproduzione delle Opere dell'ingegno (AIDRO), via delle Erbe, 2-20121 Milano Tel. e Fax 02/809506 Redazione: Studio Parole srl - Milano Stampa: Fotocromo Emiliana - Osteria Grande (BO) ISBN 88-02-05367-7

Sommario Parte 1 • Le coperture orizzontali in architettura

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Aforismi sulle coperture orizzontali Fantasia e storia: la prima copertura orizzontale È nata prima la copertura del sostegno La copertura orizzontale come archetipo . Allora anche la Bibbia ha ragione... Il "principio geometrico" ordinatore: la copertura nel Rinascimento e nel classicismo Chicago, copertura orizzontale e successivi sviluppi Nuove immagini per un nuovo mondo: la copertura orizzontale. Un nuovo archetipo? Ragione e saggezza: una panoramica

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Antologia • Forme archetipe Nuovo Messico Anatolia Hunza Tibet Cina Marocco Yemen Europa meridionale

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Antologia • Dal Rinascimento a oggi Dal XV al XIX secolo " Una difesa settecentesca della copertura orizzontale A cavallo del secolo La scuola di Chicago Frank Lfoyd Wright Otto Wagner Adolf Loos Le Corbusier Il Movimento moderno Le strutture del Movimento moderno Dal 1945 a oggi

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Parte 2 • Fondamenti

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Struttura portante Premessa Caratteristiche I carichi Lo spessore strutturale necessario della struttura portante - aspetti statici Deformazioni indipendenti dai carichi

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Aspetti strutturali dello strato portante Strutture piene La piastra in cemento armato Trance prefabbricate di cemento armato calcestruzzo normale Trance prefabbricate in calcestruzzo poroso Calcestruzzo leggero Solai parzialmente prefabbricati Piastre in cemento armato

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su lamierino grecato d'acciaio Solette nervate Solette cave Il procedimento a piastra Soffitti a cassettoni Pannelli-solaio a ordito e impalcato premontati Impalcato compartecipante Solai sostenuti per punti Solette precompresse I giunti necessari Note circa la costruzione dei piani d'imposta Strutture in legno Altezza necessaria Sostegni per la copertura in legno Correlazione dei sistemi di travi Irrigidimento Stabilità Giunti, sopralzi, perforazioni Sporgenza Isolamento termico, acustico e protezione antincendio Strutture in acciaio Elementi in acciaio prodotti in serie La struttura portante superiore Gli ordini di travi Piano d'imposta delle travi Stabilità Irrigidimenti orizzontali Giunti Isolamento termico, acustico e protezione antincendio Perforazioni Fisica tecnica Premessa Isolamento termico Convezione Conduzione termica Condizione stazionaria, costante k Condizioni non stazionarie, conduzione termica Radiazione, incidenza di luce ed energia Isolamento termico estivo Protezione antincendio Forme d'incendio Rischio d'incendio Capacità antincendio Altri criteri di valutazione Vie di sfogo per il fuoco Protezione contro l'umidità Protezione contro la pioggia Protezione dall'acqua di fusione Isolamento acustico e acustica dell'edificio Isolamento acustico, protezione contro le immissioni Propagazione acustica longitudinale Acustica architettonica Simboli matematici Materiali e strati Premessa

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Soluzioni ideali Il tetto non ventilato Manto impermeabile sopra strato isolante Strato isolante sul manto impermeabile (tetto rovescio) Il tetto rovescio semplice Copertura rinforzata. Copertura doppia. Copertura compatta Il tetto ventilato La copertura lucernario La copertura orizzontale sottoposta" a elevate sollecitazioni La copertura "sommersa" Il giardino pensile La copertura praticabile La copertura utilizzata per scopi energetici Materiali Materiali con funzioni portanti Materiali con funzioni isolanti e impermeabilizzanti Materiali con proprietà impermeabili Impermeabilizzazione contro l'umidità Barriera al vapore e schermo al vapore Materiali con caratteristiche isolanti Materiali termoisolati Materiali fonoassorbenti Strati separatori La "direttiva sulle coperture orizzontali" come supporto progettuale

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Parte 3 • Particolari costruttivi

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Spiegazione delle legende relative ai materiali con esempi Premessa Panoramica dei possìbili elementi ausiliari Particolari costruttivi Bordo di copertura senza sporgenza Bordo di copertura con sporgenza Correlazione a un elemento verticale Perforazioni per il passaggio di tubi Bocchettoni di smaltimento Giunti di dilatazione Correlazioni con il lucernario Particolari speciali

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Parte 4 • Esempi di edifici

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Esempi dì edifici: riepilogo

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Normativa italiana

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Bibliografia Fonti iconografiche Indice dei nomi Indice analitico

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Prefazione

(...) si ribatte che la tecnica è puro mezzo mentre l'unico fine è il contenuto. Si tratta di una mezza verità, come tutte le affermazioni superficiali. Infatti, nell'arte - nell'arte del costruire - non esiste alcun contenuto che non venga comunicato attraverso la forma, e la tecnica rappresenta la quintessenza di tale comunicazione. Theodor W. Adorno, Parva Aesthetica

Negli anni tra il 1899 e il 1903, G.A. Breymann diede alle stampe un Compendio d'architettura con particolare riferimento all'edilizia in quattro volumi. Gli autori di quest'opera, che suscitò notevole interesse, erano architetti, ingegneri edili ed esperti tecnici in tutti i campi dell'edilizia. Le loro considerazioni strutturali e architettoniche erano fondate su una generale ricerca della qualità, che deve rappresentare il metro di giudizio del significato complessivo di un edificio. Nello stesso periodo Constantin Uhde scrisse Architettura: strutture e forme artistiche, sempre in quattro tomi, pubblicata nel 1902 dalla casa editrice Wasmuth di Berlino. Due sono gli aspetti che reputiamo utile sottolineare: l'approccio artigiano, globale, ha perso d'importanza da quando le discipline tecnico-scientifiche e architettoniche seguono linee di sviluppo diverse, limitate e precorse dai nuovi campi della tecnica e del sapere. Tutto ciò va a svantaggio della qualità e dell'espressività formale dell'architettura. Rispetto a un simile scenario, i manuali ricordati a titolo di esempio lasciavano intravedere una tensione verso la qualità, che solo in tempi recenti sembra aver trovato riconoscimento in quanto stimolo- a una collaborazione interdisciplinare.

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A differenza dei numerosi testi specifici, redatti da un punto di vista più o meno univoco, sia esso scientifico, artistico o pratico questo Atlante delle terrazze è stato preparato con obiettivi e intenti diversi. Nessuna struttura architettonica è concepibile in assenza di un'idea spaziale e formale e quest'ultima non è separabile dalle sue determinanti materiali e tecniche. Questo è il motivo che spinge gli autori a spiegare, valutare e costruire la "terrazza" sia in funzione della sua corrispondenza formale sia pratica con il resto dell'edificio e nei suoi particolari tecnicostrutturali ed estetici. Franz Hart, il cui splendido testo di ingegneria edile, che si basa essenzialmente sui principi del lavoro manuale, è da considerarsi uno degli ultimi significativi esempi nel suo genere (il primo volume venne pubblicato nel 1955 da Julius Hoffmann a Stoccarda e del secondo si conoscono solo dei frammenti), nota, seguendo lo stesso approccio globale, che la buona architettura si qualifica come tale per la chiarezza strutturale. E inoltre: oggi l'attività di progettazione, definizione delle soluzioni architettoniche e costruzione si svolge all'interno di un quadro straordinariamente complesso, determinato dal calcolo scientifico, dagli sviluppi della tecnica e dai bisogni sociali. Breymann riteneva ancora possibile rappresentare in quattro volumi l'intera gamma delle possibilità tecnico-strutturali e figurative dell'e-

dilizia - dai metodi artigianali dell'edilizia in pietra e in legno al calcolo statico, dalle lampade di vetro e dai telefoni agli impianti di combustione e al riscaldamento a vapore - e fornire altresì le necessarie spiegazioni contestuali. Cornice e significato dei singoli dettagli erano sempre forniti dall'edificio stesso, considerato nel suo insieme. Se questo "tutto", che in nessun caso coincide con la somma delle parti costituenti, deve comunicarne con chiarezza un'idea che l'artista e l'architetto si prefiggevano dì realizzare, un'opera dedicata a un singolo elemento architettonico, come la terrazza, deve riferirne il contesto, il campo d'azione e i progressi. Per questi motivi si è giunti alla stesura del presente volume, nell'ambito di una collana di atlanti dedicati alle strutture architettoniche. Il suo scopo è comunicare principi e nessi, e trasmettere una concezione dell'architettura nella quale la struttura, in quanto forma architettonica, è allo stesso tempo fine e stimolo della progettazione e del costruire. Desideriamo ringraziare Christian Schittich per il testo e le fotografie delle antologie nella parte prima "Forme archetipe" e "Dal Rinascimento ai giorni nostri", e il professor Winfried Nerdinger, del Politecnico di Monaco di Baviera per la consulenza fornita. Gli autori

Parte 1 • Le coperture orizzontali in architettura

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Aforismi sulle coperture orizzontali

Fantasia e storia: la prima copertura orizzontale Qual è il legame tra leggenda e realtà? Fu davvero il saggio Dedalo a ideare, su ordine del re Minosse, la prima copertura orizzontale, per evitare con questa intelligente soluzione architettonica qualsiasi conseguenza nefasta di un possibile passo falso della sua affascinante moglie Pasifae? Eccone la struttura: campi vicini e regolari, volta a conci aggettanti, pietre piane in roccia primitiva commesse con estrema precisione per la copertura, smaltimento delle acque garantito dalla pendenza, copertura di terra, rivestimento a verde e assenza di quelle terribili imponderabilità che l'ira degli dèi donò alle successive generazioni sotto forma di problemi di fisica strutturale architettonica, Il labirinto, la dimora del tristo Minotauro, costruita con estrema abilità, oggetto di riflessioni e di frequenti interpretazioni nel corso dei tempi, doveva possedere numerosi vantaggi tecnico-strutturali per entrare negli annali della più critica storia dell'architettura e delle costruzioni quale esempio di terrazza duratura e affidabile. Se lo si fosse saputo già allora e si fosse dedicata alla copertura orizzontale la giusta attenzione al momento giusto...

È nata prima la copertura del sostegno Non esiste alcuna architettura che non debba la propria origine a uno scopo, ai materiali impiegati e alla struttura scelta. Ancor prima di una scelta architettonica esiste infatti l'atto del costruire, il bisogno di protezione e sicurezza, il desiderio primigenio di una dimora da parte dell'uomo, non più nomade. Il significato di forma d'arte e di espressività è stato attribuito all'atto del costruire dal suo rapporto con le grandi correnti spirituali e politiche delle varie epoche, dalle religioni e dagli insegnamenti filosofici, dall'autopercezione dei diversi ordinamenti sociali o dalla volontà di potere dei singoli. Le forme e i modelli del costruire che sono giunti fino ai giorni nostri sono il molteplice risultato di un processo culturale e morfologico che attraversa le varie epoche. La sua influenza formale sugli sviluppi architettonici contemporanei - sul piano della riflessione teorica o su quello dell'imitazione eclettica - non deve essere considerata secondaria rispetto alle conquiste e alle innovazioni di tipo

tecnico. I principali movimenti stilistici del nostro secolo, fino alle dottrine del postmoderno, dell'high tech e del decostruttivismo ne sono chiara testimonianza. Queste considerazioni valgono non solo per l'edificio nel suo insieme, ma anche per le sue singole parti, per i sostegni, le colonne, le porte, le pareti e i solai; soprattutto per quella chiusura superiore e protettiva di una struttura spaziale che definiamo "tetto". Spesso quando si parla di "tetto", ci si riferisce metaforicamente alla "casa" nel suo complesso. Il vocabolo tedesco Dach risale alla parola altotedesca antica dah la quale, insieme allo svedese dak e all'inglese thatch, appartiene etimologicamente al gruppo semantico del "coprire". Esiste così una parentela con la parola greca tégos e con quella latina tegere (da cui "tetto"), che definiscono allo stesso tempo copertura e casa, creando un legame simbolico tra tetto che copre e casa che è stata ideata e costruita come protezione. Partendo da simili riflessioni, Otto Wagner definisce il tetto, la copertura di protezione, come la prima forma architettonica umana: il tetto è nato prima del sostegno, prima della parete, prima anche del focolare, ovvero delle forme originarie delle prime abitazioni umane, che fossero tende, capanne o caverne. Questo strumento scaturì dal bisogno elementare di protezione e precauzione. In seguito la capacità di realizzare alloggi si perfezionò e nel corso delle generazioni si accumulò un prezioso tesoro di esperienze, dal quale sono derivate quelle tipologie autoctone di copertura e di edificio, che ancora oggi suscitano la nostra meraviglia per le loro qualità tecniche, ecologiche e sociali. Una nota di Lewis Mumford sottolinea il significato che hanno avuto per il tetto aspetti che non si limitano alla sopravvivenza: "L'uomo è stato un animale creatore di simboli, prima che fabbricatore di strumenti... si è specializzato in miti, religioni e riti prima di divenire esperto negli aspetti materiali della cultura". Le tipologie di edifici e di coperture nate da queste riflessioni sono infatti generalmente riservate agli edifici pubblici più importanti.

La copertura orizzontale come archetipo Secondo gli storici, l'autore della necropoli sorta nel 2700 a.C. a Saqqara, il monumento fune9

Aforismi sulle coperture orizzontali

Le coperture orizzontali in architettura

città capitolina. Schinkel, da parte sua, esprime l'intenzione "di tener saldi i principi spirituali degli antichi estendendoli nello stesso tempo alla situazione di una nuova epoca". Il principio geometrico della forma pura, talvolta esasperato oltre misura (basti pensare alle concezioni di Etienne-Louis Boullée e Claude-Nicolas Ledoux), include di regola la copertura orizzontale. Nella maggioranza degli edifici e dei progetti il tetto inclinato scompare alle spalle di balaustre, attici e massicci cornicioni inseriti nelle classiche articolazioni di facciata. Alcuni esempi sono il Piccolo Trianon realizzato da JacquesAnge Gabriel tra il 1754 e il 1775 a Versailles, gli edifìci dì John Nash nel Regent Park di Londra, il Campidoglio di Washington, costruito tra il 1792 e il 1830 da Étienne-Sulpice Hallet e Thomas Jefferson, la Neue Wache edificata da Schinkel nel 1816 a Berlino e l'edificio commerciale da lui progettato nel 1827 per la Unter den Linden: la copertura orizzontale viene suggerita visivamente molto tempo prima che ne sia possibile la realizzazione tecnica. In altri casi la chiusura superiore dell'edificio, come nel "progetto per il teatro di Berlino" di Friedrich Gilly del 1798, oppure nel "cenotafio per Newton" disegnato da EtienneLouis Boullée nel 1784, risulta dalla forma e dalla composizione di volumi rigidamente geometrici. Si deve inoltre notare che la contemporaneità di concezioni e atteggiamenti diversi durante la stessa epoca è un fenomeno che, a partire dalla fine del XVIII secolo, si ripercuote in modo sempre più evidente sull'architettura. Stili scaturiscono da altri stili e non di rado si adattano e si fondono con le concezioni formali di altre culture. La forma architettonica entra in dialogo con la storia ed è possibile spiegarla attraverso il legame con il contesto spirituale e tecnico che ne determina lo sviluppo. Esempi possono essere le analogie formali ed espressive tra la Queen's House di Greenwich di Inigo Jones, risalente ai primi anni del XVII secolo, il porticato della facciata est del Louvre di Claude Perrault (1667-74) e il padiglione di Schinkel nel parco del castello di Charlottenburg (1830). Ogni generalizzazione porta in sé il germe di una falsa interpretazione e anche la forma e l'espressione del tetto non ne restano esenti.

Chicago, copertura orizzontale e successivi sviluppi Negli Stati Uniti, il coronamento superiore dell'edificio vive uno sviluppo costantemente determinato dalla tecnica e dal pragmatismo. Nella seconda metà del XIX secolo Chicago diventa il centro della nuova architettura. Mentre il vecchio mondo si arena nelle secche dello storicismo, le conquiste tecniche dell'Europa, come le ardite strutture in ferro degli ingegneri, il Crystal Palace costruito da Joseph Paxton nel 1851 e le sue 12

idee sulla produzione industriale di serie e le strutture modulari, le strutture a scheletro di Gustav Eiffel o i nuovi metodi di calcolo di Ernest L. Ransome e Francois Hennebique, trovano oltreoceano un terreno fertile. Il principio della struttura a scheletro di ferro porta a nuovi tipi architettonici, in particolar modo al grattacielo e alla costruzione di padiglioni di grandi dimensioni. In questo sviluppo si inserisce la scoperta del bitume, prodotto di scarto della raffinazione del petrolio, che costituisce la più importante premessa strutturale ed economica per la realizzazione di coperture orizzontali. Al posto dei tetti inclinati, da sempre scelti in quanto garanzia di smaltimento delle acque, si impongono quale chiusura superiore dell'edificio massicci cornicioni, attici o un piano superiore arretrato sormontato da una copertura orizzontale fortemente aggettante, come si può vedere in maniera esemplare nei grandi magazzini Schlesinger e Mayer di Louis Sullivan (1899). Come elemento architettonico la copertura si inserisce ora nell'articolazione della facciata: viene utilizzata per gli impianti tecnici necessari, per realizzare giardini pensili e, non di rado, come base funzionale per successivi ampliamenti. William le Baron Jenney costruisce nel 1879 il primo Leiter Building, una struttura a scheletro di ferro. La chiusura superiore dell'edificio è data da un cornicione di poco aggettante sulla facciata, le cui dimensioni non sono molto superiori a quelle delle solette marcapiano. Nel 1895 viene costruito il Reliance Building, progettato da Daniel H. Burnham, dove una serie di piani di uguale struttura viene sormontata da una semplice lastra di copertura aggettante sulla pianta irregolare. Infine Sullivan costruisce i propri edifici in maniera funzionale secondo la sua teoria dei tre elementi: un grattacielo deve essere progettato come una colonna, ovvero con una base pronunciata, un fusto rastremato e un capitello a completamento. Deve essere inoltre la tecnica a determinare l'edificio. Seguendo il pensiero di Ruskin sulla proporzione tra decorazione e struttura, Sullivan vede l'espressione dell'arte nella "vera forma artistica" della decorazione stessa. L'architettura della Chicago degli anni ottanta e novanta lega il proprio carattere innovativo alle nuove strutture e ai loro metodi di produzione. Spazio e volumi vengono enormemente influenzati da quel calcolo tecnico-matematico che trova la più limpida espressione nelle grandi opere ingegneristiche di quegli anni. È qui che si realizza l'effettivo passaggio a una nuova architettura, ovvero il passaggio a una nuova concezione architettonica formale e spaziale determinata nel senso più ampio dalla tecnica. Frank Lloyd Wright, discepolo di Sullivan, porta a compimento concezioni spaziali innovative con le nuove strutture in acciaio e cemento armato. Nel 1902 sorge lo Yahara Boat Clubhouse: una

Aforismi sulle coperture orizzontali

copertura orizzontale fortemente aggettante sottolinea l'orizzontalità dell'edificio conferendogli la sua originalità. Nel 1906 segue lo Unity Tempie di Oak Park, nell'lllinois, poi è la volta dei Lexington Terrace Apartments, ancora oggi all'avanguardia, che costituiscono una soluzione interessante ai problemi dell'abitazione in zone densamente popolate. In questi progetti, realizzati in maniera esemplare, la copertura orizzontale è il risultato delle necessità tecniche ed estetiche degli spazi e del loro rapporto con l'ambiente circostante. Wright è alieno a qualsivoglia ideologizzazione estetica, per la quale le generazioni successive si sarebbero enormemente infervorate, ma trova un linguaggio formale che, con largo anticipo, racchiude in sé pressoché tutti gli elementi che due decenni più tardi, in Europa, la ricerca storica contemporanea sull'architettura degli anni venti avrebbe considerato come sintassi e vocabolario del classico moderno: la pianta aperta e fluida, le forme cubiche fondamentali dei volumi, l'orizzontalità come principio di articolazione e il tetto in quanto chiusura orizzontale dell'edificio. Nel 1910 appare a Berlino la sorprendente pubblicazione della Wasmuth con le opere di Wright. Per il vecchio continente si tratta di un evento deflagrante, in un momento nel quale la discussione circa la nuova architettura avviene prevalentemente nell'ambito delle arti figurative, atteggiamento, questo, spiegabile con la tradizione accademica dell'architettura. Il nuovo linguaggio di un'architettura adeguata all'epoca viene ricercato soprattutto nel cubismo, che ha rivelato la molteplicità delle nuove forme tecniche e industriali nate nei primi anni del XIX secolo e le ha trasformate e interpretate in nuovi moduli espressivi. In questo atteggiamento, che non ammette più la concezione formale tramandata nei secoli, rientrano anche i tradizionali modelli di copertura. In questo senso, rigorosità e unilateralità dottrinale sono indubbiamente alcuni dei motivi che porteranno alla successiva astiosa contrapposizione a questo tipo di tetto, per il quale, almeno fino a oggi, la coscienza degli occidentali ha ritenuto esistesse un legame psicologico solidissimo con il mito, la storia, le immagini e le forme che ne sono scaturite.

Nuove immagini per un nuovo mondo: la copertura orizzontale. Un nuovo archetipo? La dissoluzione delle concezioni tradizionali dell'architettura, già delineatasi aliatine del XVIII secolo, con la "tecnica architettonica" determinata dalle scienze naturali da un lato e la "composizione architettonica" dall'altro, viene portata a totale compimento dal classicismo strutturale

Le coperture orizzontali in architettura

nel XIX secolo. Un ottimo esempio sono le prime, influenti opere dell'ingegnere G.B. Rondelet Traité theoretique et pratique de l'art de bâtir, e del teorico dell'architettura J.L.N. Durand, Précis des legons d'archìtecture, pubblicate entrambe a Parigi nel 1802. Nello sviluppo dell'architettura gli aspetti tecnici sembrano determinare la teoria estetica e la sua iconografia. Liberata dai vincoli formali strutturali, l'architettura del XIX secolo, a differenza della giovane "ingegneria edile", viene caratterizzata dagli stili imitativi. Il suo rinnovamento viene perseguito da diverse direzioni, essendo collegato sia agli insegnamenti di Ruskin e Morris sia ai movimenti di protesta contro il nefasto influsso delle accademie. Dall'idea di un'unione tra mondo del lavoro e creatività artistica si arriva alla fondazione delle scuole d'arte applicata. Nel suo atto costitutivo, il Deutscher Werkbund formula infine il seguente obiettivo: "nobilitare il lavoro artigiano collegandolo con l'arte e con l'industria". Nel clima spirituale e intellettuale di sovvertimenti e rinnovamento che si registra a cavallo del secolo sono le arti figurative, e soprattutto la pittura, a dotarsi di moduli espressivi genuinamente rivoluzionari. Il nuovo mondo viene anticipato esteticamente nell'indipendenza della concezione artistica. Tramontato il fauvismo, irrompe il movimento cubista con le opere del 1907 di Picasso e Braque. Kandinsky, Kubin, Marc e Klee si uniscono nel gruppo Der blaue Reiter ("Il Cavaliere azzurro"). Nel 1911 il circolo artistico che gravita intorno a Boccioni formula il primo manifesto della pittura futurista. E in Russia Malevich e Tatlin contribuiscono a questi sviluppi con l'estetica del suprematismo e del costruttivismo. Questi forti tentativi di giungere a nuove forme di espressione artistica attraverso la liberazione dalle convenzioni del passato esercitano un'influenza anche in campo architettonico. Lo sfondo razionale di questo nuovo mondo iconografico e il suo approccio formale radicato nei principi della geometria - sui generis, molto vicino all'idea della storia dell'architettura - rappresentano lo stimolo più efficace per l'ideazione e lo sviluppo di un vocabolario architettonico adeguato a una "età della macchina". Influenzato da tutto questo, Antonio Sant'Elia disegna i progetti utopistici di un mondo architettonico di macchine e apparecchiature. Nel suo messaggio, pubblicato nel 1914, egli afferma che l'architettura deve essere svincolata dalla continuità storica, deve essere nuova, affrancata dalla tradizione. Theo van Doesburg e Piet M. Mondrian fondano il neoplasticismo, senza i cui principi non sarebbe possibile spiegare De Stijl e le opere di Oud, Rietveld, Dudok e molti altri. Per Rietveld la copertura, come la parete, diventa una superficie di delimitazione spaziale; secondo Oud e Dudok essa rientra nella composizione cubica di spazi e volumi. 13

Aforismi sulle coperture orizzontali

Le coperture orizzontali in architettura

Le Corbusier si spinge addirittura a elaborare, insieme con il pittore Ozenfant, l'estetica del purismo, le cui regole (volumi e superfici lineari, linee geometriche) hanno validità per la pittura, la scultura e l'architettura. Walter Gropius compie invece un ulteriore passo in avanti cercando una nuova coerenza fra forma artistica e tecnica: "Vogliamo creare un volume edilizio chiaro e organico, nudo e rilucente, senza bugie e manierismi, che si accordi con il nostro mondo delle macchine, dei cavi e dei trasporti rapidi, che illustri funzionalmente il proprio senso e il proprio scopo partendo da se stesso, attraverso la tensione fra le proprie masse edilizie, e si sbarazzi di tutto quanto è superfluo, di tutto quanto offusca la forma assoluta del costruire". L'obiettivo delle sue riflessioni e delle sue idee è una nuova unità di arte e tecnica, per cui egli si tiene a una certa distanza dalle correnti artistiche contemporanee, giungendo invece a risultati analoghi nell'espressione formale dei suoi edifici. Qualunque possa essere la sua origine nei singoli casi, il linguaggio del movimento moderno viene tratto da un mondo ideale ampiamente determinato dall'estetica. La copertura costituisce uno degli ordinamenti e delle forme basilari della nuova sintassi cubica e geometrica. In quanto tipologia propria del nostro secolo, questa copertura non affonda le proprie radici nel bisogno esistenziale di sopravvivere, che aveva caratterizzato gli archetipi dei tempi passati, ma si trova piuttosto radicata nelle idee artistiche e precorritrici di un'arte del costruire affatto nuova e universale, e deve essere spiegata con la dissoluzione del concetto architettonico unitario che nasce dalla rivoluzione francese. La forza visionaria e creativa della nuova forma e della nuova espressione scaturisce dalla sua parzialità. Alle spalle dell'impeto estetico resta tuttavia l'aspetto formalmente determinante della tecnica, la "tecnica architettonica" rimane alla base della "composizione architettonica". Analogamente, l'integrazione dell'idea artistica in una concezione più ampia, in campo tecnico, sociale e culturale, diventa una sfida di fronte alla quale non è possibile fuggire. A questa debolezza del nuovo movimento sono da ricondurre i suoi errori di valutazione e anche ì suoi insuccessi. A contrastare l'art nouveau, in Francia prende il via dalla tradizione tecnico-razionale un movimento che, senza dimenticare lo sfondo classico dell'architettura, vede una possibilità di rinnovamento nelle conoscenze scientifiche e nelle nuove tecniche ed è strettamente legato ai nomi di Joseph Monier, Tony Garnier e Auguste Perret. "I grandi edifici del nostro secolo contengono un'armatura, una struttura di acciaio o calcestruzzo. L'armatura di un edificio ha la stessa funzione dello scheletro di un animale. Al pari dello scheletro ritmato, totalmente equilibrato e simmetrico degli esseri viventi, che avvolge e sostiene organi assolutamente diversi, 14

la struttura dell'edificio deve essere composita, ritmica, equilibrata e simmetrica." Per struttura dell'edificio si intende soprattutto lo scheletro tecnico-strutturale, prima che esso acquisti forma. Nel 1903, Perret costruisce in me Franklin a Parigi una casa d'abitazione su più piani, le cui piante si sviluppano all'interno di un'ossatura di cemento armato; le coperture orizzontali dei due piani superiori si trasformano in terrazze aperte. Nello stesso periodo Garnier elabora la Cité industrielle (1901-12), i cui tetti esclusivamente piani sono il risultato della loro funzione, dei metodi costruttivi e della concezione urbanistica. Adolf Loos riconosce nella copertura orizzontale soprattutto l'aspetto pratico. I suoi primi lavori nascono influenzati dai concetti spaziali di Frank Lloyd Wright e della nuova architettura, che ha conosciuto durante il suo soggiorno in America (1893-96). Si tratta della ristrutturazione della villa Karma vicino a Montreux, del 1904, e soprattutto della casa Scheu a Vienna, del 1912, nella quale la copertura orizzontale funge da terrazza, ampliando notevolmente gli spazi abitativi. Loos consiglia la terrazza ai suoi conterranei, "perché sottolinea la bellezza del nostro paesaggio montano, mentre il tetto inclinato la intristisce. Essa è un esempio meraviglioso di come la verità interna produca anche correttezza estetica". Non è un caso, quindi, che egli lodi con la sua caratteristica verve polemica la comparsa del tetto in fibrocemento come "la più grande invenzione architettonica da millenni". Per la nuova architettura, tuttavia, la luce di riferimento costante diventa il Weissenhofsiedlung del 1927. Mentre Mies van der Rohe assegna a questa esposizione del Werkbund tedesco un compito politico e sociale ("il problema del nuovo abitare è fondamentalmente un problema mentale e la lotta per la nuova abitazione è solo un elemento all'interno della grande lotta per nuove forme di vita"), Le Corbusier pone l'accento sul carattere estetico del nuovo movimento. Nel loro influente contributo teorico, Le Corbusier e Pierre Jeanneret tratteggiano in cinque punti i principi fondamentali di una "nuova estetica" dove, alle spalle della nuova forma, si trova una nuova concezione dello spazio, l'idea di un canone formale unitario e universale: i volumi architettonici sono ricondotti a elementi cubici semplici, le strutture a scheletro ammettono la pianta libera e la possibilità di articolare la facciata senza vincoli, emergono nuovi, molteplici rapporti fra interno ed esterno, gli spazi si aprono in sequenze spaziali e le pareti che li delimitano sono ricondotte a superfici semplici, che scaturiscono dalle necessità d'uso e dalla struttura. Su una pianta "libera" la copertura è orizzontale, e arricchisce l'abitazione fungendo da terrazza e da giardino. Le Corbusier integra queste concezioni spaziali con affermazioni chiare sulle strutture delle co-

Aforismi sulle coperture orizzontali

perture. Anche Josef Frank si esprime sulla scia di questa "nuova estetica": "Obiettivo fondamentale della copertura orizzontale... è togliere alle abitazioni una possibilità di differenziazione e ripristinare l'unità formale. Essa consente, perfino ai costruttori edili meno dotati, figure sempre esistite, di realizzare qualcosa di tollerabile, essendovi ora una forma generale prestabilita". E, non meno convinto della forza stilistica di questa "nuova estetica", Adolf Schuster nelle sue "annotazioni a margine" prende spunto dalle abitazioni di J.J. Oud a Hoek van Holland e dal quartiere sperimentale sulla Schorlemer Allee a Berlino dei fratelli Luckhardt e di Alfons Anker per affermare con impeto profetico: "Ma chi ritiene che la copertura orizzontale sia solo una moda e non vede le relazioni intrinseche di tutti gli sforzi volti a raggiungere una nuova forma - indipendentemente dal settore da cui provengono - non comprende affatto la formazione di uno stile legato al XX secolo, che spinge verso un quadro unitario": la nuova oggettività come stile e atteggiamento. Il sogno dei primi anni del movimento moderno, ovvero un'arcadia paradigmatica di una nuova forma architettonica, è rimasto utopia, come oggi ben sappiamo. Gli aspri scontri condotti alla fine degli anni venti fra gli architetti favorevoli alle "case con tetto " e i sostenitori delle "case senza tetto" - atteggiamenti polemicamente descritti in maniera estrema da Paul Schultze-Naumburg e sinonimo di posizioni antitetiche - possono essere considerati come un precoce annuncio della visione attuale: l'architettura è la più pubblica di tutte le arti. Nata dalla preoccupazione di sopravvivere nel senso più ampio del termine, essa è allo stesso tempo incarnazione dei valori e degli interessi sociali. I grandi stili delle epoche passate sono sorti dalla compattezza di specifici ordinamenti sociali; erano strutture di dominio, il cui motivo principale di esistenza erano i dogmi filosofici, politici e religiosi. In questo contesto l'idea, sorta comprensibilmente dal bisogno di ordine estetico e di rinnovamento dei primi esponenti del movimento moderno, di giungere a un canone formale unico e unitario, lo stile del XX secolo, si abbina tuttavia difficilmente all'altro ideale di ordine sociale che vede nella libertà, nella sincerità e nell'autodeterminazione i diritti fondamentali essenziali per la convivenza umana. La contemporaneità di interessi e valori diversi è una qualità immanente al principio democratico e preme per trovare espressione nelle forme artistiche di qualsiasi tipo, e quindi anche nell'architettura. Costruire in democrazia: la strada del movimento moderno non condurrà a un "quadro totale unitario", ma troverà una rappresentazione adeguata ai tempi nella molteplicità di differenti forme espressive e iconografie. Non si può quindi lamentare la mancanza di uno "stile"; il vero problema riguarda la società contemporanea, per-

Le coperture orizzontali in architettura

ché senza rivendicazioni culturali, legate a una concezione politica, è difficile che si avverta la necessità di rivendicazioni in campo artistico e quindi architettonico. Oggi non ha senso parlare di questa o quella forma del tetto. La modernità di un edificio, l'immagine formale ed espressiva di un'architettura adeguata ai tempi vengono determinate molto più strettamente dalle strutture spaziali e riflettono sia gli aspetti del "sito", le precondizioni architettoniche, paesaggistiche o climatiche e, nel senso più ampio, ecologiche, sia le richieste e le aspettative spirituali e ideali che sono immanenti a ogni incarico architettonico.

Ragione e saggezza: una panoramica Se ci si chiede quali siano ì motivi delle ottime prestazioni garantite dai tetti nelle epoche passate, si devono confrontare le risposte con il fatto che non poche delle esperienze architettoniche, tecniche o pratiche effettuate nel corso della storia dell'uomo sono scaturite da innovazioni o rivoluzioni scientifiche o tecniche, o sono state dimenticate. Bisogna ammettere che ci siamo allontanati a cuor leggero da uno straordinario tesoro di esperienze, a fronte delle affascinanti e impressionanti possibilità che scienza e tecnica del costruire ci hanno fatto conoscere negli ultimi decenni. Ma spirito inventivo e spinta all'azione sono accompagnate da saggezza e consapevolezza. Una nuova riflessività guadagna spazio. Anche quando costruiamo, ci troviamo all'interno di scenari di tipo energetico, ecologico, antropologico e perfino sociale finora sconosciuti. Cresce la consapevolezza che, con i nostri strumenti della tecnica, ci stiamo progressivamente allontanando dalle capacità regolatrici della natura: si tratta di un problema di dimensioni enormi. Un valido principio architettonico dovrebbe essere il seguente: non è possibile far girare all'indietro le lancette della storia, e le questioni e le necessità esistenziali dell'umanità sono più che mai legate a un razionale progresso scientifico e tecnico. Dovremmo pertanto rivolgere le nostre riflessioni e i nostri pensieri in due direzioni. Traendo spunto dal ricco tesoro mondiale di esperienze accumulatosi come conseguenza della necessità di costruire abitazioni per sopravvivere, vogliamo appropriarci nuovamente della capacità di inserire la nostra architettura, le nostre strutture, e pertanto i nostri tetti, in un rapporto di integrazione con le condizioni naturali dei siti dove essi sorgono. Un modesto consumo di energia, un moderato ed equilibrato sfruttamento delle risorse non rinnovabili per la costruzione e l'uso di un edificio e la tolleranza nei confronti dell'ambiente e della natura diventeranno i parametri di un'architettura intelligente e all'avanguardia. 15

Le coperture orizzontali in architettura

Aforismi sulle coperture orizzontali

Questa architettura verrà condizionata dall'uso avveduto dei mezzi che scienza e tecnica ci met¬ tono a disposizione e da un razionale sfrutta¬ mento dell'ambiente naturale, in modo da man¬ tenerne l'inquinamento al livello più basso pos¬ sibile, un tributo pagato da qualsiasi intervento all'interno di strutture mature. Atto creativo nato dalla lotta per la sopravvivenza, l'architettura si trova oggi, fra l'assalto della massificazione civilizzatrice e la comprensione del delicato rap¬ porto fra uomo e ambiente, di fronte a una nuova decisione di grande responsabilità. Trarre vantaggio dall'ambiente naturale senza danneggiarlo: gli archetipi delle abitazioni del¬ l'uomo sono splendidi esempi della soluzione a questo problema. Anche un saggio come Socrate ha sfruttato tali retaggi per il suo megaron. E noi pure dovremo rivolgere il nostro inte¬ resse soprattutto alle strutture a guscio per la delimitazione dello spazio. Con le conoscenze e i metodi oggi disponibili svilupperemo strut¬ ture dai molteplici effetti, che possono adem¬ piere a più compiti nei punti di correlazione e di passaggio dei nostri edifici fra interno ed esterno: guscio di isolamento, superfici per la trasfor¬ mazione dell'energia grazie all'accumulo e agli effetti fotovoltaici, diffusori di luce e ombra e scambiatori di aria e umidità. Esse svolgeranno un gran numero di funzioni fisiologiche, para¬ gonabili a quelle della cute, struttura vitale per quasi tutte le creature. Aumenterà il grado di scientificità della nostra architettura. E si può

Acquerelli e disegni di Hans-Busso von Busse p. 9 Capo Sunio, Grecia p. 10 Saqqara, Egitto p. 11 Ischia p. 12 II Campidoglio a Washington Grattacielo di Chicago p. 13 Hilversum, Paesi Bassi p. 14 Hilversum, Paesi Bassi p. 15 Esbjerg, Danimarca p. 16 Venezia

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prevedere che coperture e facciate saranno sot¬ toposte a grandi trasformazioni estetiche. In questo modo si introduce la seconda direzione dei nostri sforzi, cioè far fronte alle nuove sfide dell'epoca. Molti dei principi scientifici sono or¬ mai stati acquisiti, ma poco di essi confluisce oggi nella pratica costruttiva, e non solo per mo¬ tivi scientifici. Pregiudizi legati alla tradizione, in¬ teressi miopi, complessi aspetti di tutela dei pa¬ trimonio storico architettonico e talvolta le stesse norme e regolamenti rendono più difficile agire in maniera intelligente, anzi talvolta si frappon¬ gono come ostacoli. E l'architettura come fatto estetico? Certo, ma sarà la tecnica a conferire la forma. La copertura non sarà più quello che era, né funzionalmente e strutturalmente, né come forma e aspetto. In molti campi architettonici essa andrà oltre i suoi compiti originari, aggregando varie funzioni, rap¬ portando lo spazio interno a quello esterno in modo vantaggioso e regolato. Le coperture di¬ venteranno simili alle facciate, perché analoghi saranno i compiti cui dovranno assolvere. E per l'espressione artistica dell'edificio, la copertura, "il tetto sulla testa", la chiusura come figura e me¬ tafora, verrà vista e concepita partendo da una maggiore comprensione del contesto. Questa è la direzione in cui intende muoversi il presente volume, redatto da architetti e da in¬ gegneri, il cui comune proposito è fornire ri¬ sposte alle sfide dei tempi.

Antologia • Forme archetipe

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Le coperture orizzontali in architettura

Nuovo Messico Fin dai tempi antichi, popolazioni delle più diverse regioni del globo hanno utilizzato la copertura orizzontale per le proprie abitazioni, a patto che ie condizioni climatiche io permettessero. Come nella maggior parte dei casi, anche gli indiani Pueblo delle regioni sudoccidentali degli Stati Uniti devono aver valutato con particolare attenzione il considerevole risparmio di un materiale prezioso come il legno che la copertura orizzontale garantisce rispetto alla copertura inclinata. Anche gli altri vantaggi offerti dalla copertura orizzontale vengono sfruttati in maniera coerente, ovvero l'estensione degli ambienti di vita ai tetti, e la possibilità di aggiungere ulteriori elementi e di realizzare sopralzi. La vita degli indiani Pueblo si svolge all'interno di un cantiere permanente; partendo da un'unità di base, essi aggiungono nuove stanze solo quando se ne presenta la necessità. Oltre a ciò, i continui interventi necessari durante le stagioni più umide ' per la manutenzione degli edifici, e in particolare delle coperture, vincolano gli abitanti al proprio alloggio. L'argilla, il materiale utilizzato per la costruzione, è presente in loco e può essere lavorata senza utensili, a mani nude; essa consente pertanto di apportare senza difficoltà piccole modifiche, per esempio murare temporaneamente le finestre nel corso dei freddi mesi invernali. Le coperture orizzontali servono per passare da un punto all'altro del pueblo, oltre che per accedere alle abitazioni, e vengono impiegate nello svolgimento delle varie attività quotidiane. Nei giorni di festa, per esempio, fungono da tribuna per assistere alle danze che si svolgono nella corte centrale. Tutte le coperture orizzontali degli indiani pueblo vengono considerate terreno nuovo, creato dall'uomo, e sono pertanto proprietà comune.

1.1 Schema di un pueblo 1.2 Pueblo Taos, a nord di Santa Fe 1.3 Pueblo Taos, a nord di Santa Fe

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Le coperture orizzontali in architettura

Anatolia Gli scavi effettuati in Anatolia consentono di affermare che fino al termine del II secolo a.C. in quella regione le coperture esistenti erano solo di tipo orizzontale. Già ottomila anni fa, la città di Qatal Hüyük nell'Anatolia centrale mostrava una struttura che si ritrova ancora ai giorni nostri non solo in questa regione, ma fino all'Afghanistan e al subcontinente indiano. L'insediamento consta di un agglomerato di case aventi un solo locale interno di circa 25 m2 di superficie e un'ampia apertura sul tetto, che serve da ingresso e per lo scarico dei fumi.

Secondo gli archeologi, le coperture avevano una struttura molto simile a quella ancora attualmente in uso nella regione, realizzata ponendo su un ordito di travi squadrate o tonde un grigliato di rami secchi, ramoscelli e cortecce, sovrastato da una copertura di argilla di 30-50 cm di spessore. Per proteggerlo dalla radiazione solare diretta, dai danni dovuti al calpestio e alle inondazioni io strato viene ricoperto con materiale scistoso, pressato di tanto in tanto con cilindri di pietra.

1.4, 1.5 Terrazze dell'Anatolia centrale 1.6 Ricostruzione di parte delle abitazioni di Qatal Hüyü 1.7 Ricostruzione di una tipica abitazione con un solo locale interno, Qatal Hüyük

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Le coperture orizzontali in architettura

Hunza Gli storici dell'architettura ritengono che le abitazioni di Hunza, nelle montagne del Karakorum, siano derivate dalla tipologia della iurta, diffusa presso le popolazioni nomadi dall'Iran alla Mongolia. In entrambi i casi si tratta di abitazioni con un solo locale interno e un'apertura centrale nel tetto, che serve per l'illuminazione, il ricambio dell'aria e l'espulsione dei fumi e che può essere chiusa in caso di necessità. A Hunza questa apertura serve anche da ingresso, pertanto i setti murari esterni in conci non presentano finestrature. Il clima relativamente secco (le scarse precipitazioni si verificano soprattutto in inverno sotto forma di neve) ha permesso la realizzazione di lineari coperture orizzontali che, sui ripidi pendii di queste montagne, rappresentano sovente le uniche superfici piane all'aperto. Queste aree vengono utilizzate per i lavori domestici, talvolta anche per la trebbiatura del grano, e fungono da giaciglio nelle calde notti estive. La loro funzione più importante

è tuttavia quella di piano orizzontale dove far seccare la frutta, dal momento che gli abitanti di questa aspra regione montuosa sono dediti a un'intelligente economia basata sull'accumulo delle risorse, a causa dei lunghi e freddi inverni e dello scarso sviluppo dell'allevamento. Le terrazze praticabili dell'antico castello di Altit, che da novecento anni domina il fiume di Hunza da una rupe scoscesa, non hanno alcun parapetto, come i tetti delle case d'abitazione. Sul bordo si trova semplicemente un piccolo rigonfiamento, che previene traboccamenti delle acque piovane lungo le pareti. La torre è costruita con una classica struttura antisismica, composta da un alternarsi di muratura di pietrame e travi di legno.

1.8 Tipica sezione di terrazza Struttura della copertura: strato d'argilla e pietrisco, grigliato di rami di pioppo, tronchi di pioppo scortecciati 1.9 Altit con il castello 1.10 Terrazze praticabili con frutta a seccare

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Le coperture orizzontali in architettura

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Tibet Vaste regioni dell'altopiano del Tibet sono soggette a un clima notevolmente asciutto, per via della barriera che le montagne dell'Himalaia frappongono ai venti monsonici provenienti da sud. Diretta conseguenza è la mancanza di legname. In queste regioni si è sviluppato un tipo edilizio cubico, con setti rastremati in pietrame o mattoni d'argilla seccati al sole e copertura orizzontale. Colpisce l'assenza di qualsiasi differenza essenziale, strutturale e costruttiva tra le semplici abitazioni rurali dei contadini, le signorili dimore urbane dì Lhasa, Xiqaze o Leh e i monumentali

templi e monasteri buddisti. Nel caso più semplice, l'edificio è composto da uno spazio quadrato, le cui dimensioni dipendono dalla lunghezza dei tronchi di salice utilizzati come travi per la copertura. Per i locali più grandi è necessario supportare ulteriormente la copertura con l'inserimento di una o più travi di sostegno, a loro volta sorrette da colonne. Le abitazioni contadine tibetane sono caratterizzate da una serie di differenze regionali in pianta, volume e facciata, ma anche da alcuni elementi essenziali comuni. Si tratta quasi sempre di abitazioni a due o più piani, al cui pianterreno si trovano le stalle per gli animali, sovrastate dai locali d'abitazione. Le terrazze impermeabilizzate con uno strato di argilla lisciata - spesso esistono anche coperture a terrazzo sui diversi livelli - servono per ampliare gli ambienti di vita e di lavoro e sono un luogo pratico e non raggiungibile dagli animali domestici dove riporre fieno, grano e combustibile. Nelle abitazioni urbane più grandi e nei templi esse svolqono inoltre una funzione distributiva.

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Le coperture orizzontali in architettura

L'accesso ai diversi livelli è garantito da scale e terrazze, e talvolta esistono anche veri e propri portici. I parapetti perimetrali vengono generalmente realizzati innalzando i setti murari laterali, mentre nelle più modeste abitazioni contadine essi possono essere costruiti anche solo con legna da ardere prelevata dalle cataste o con sterco di yak seccato. I templi più importanti sono decorati con coperture dorate in stile cinese, dal mero carattere ornamentale e prive di qualsiasi funzione protettiva contro le acque piovane, non estendendosi sopra l'intero edificio. Case con coperture di protezione inclinate e manto di copertura in scandole di legno si trovano nelle piovose regioni della parte sudorientale dell'area di cultura tibetana, come il Bhutan e il Sikkim. In queste abitazioni l'ultimo soffitto viene strutturato come una terrazza, sulla quale viene posta una capriata con arcareccio in legno.

1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16

1.17 1.18

Casa contadina con grano posto a seccare sul tetto, Tibet meridionale Casa d'abitazione, Lhasa Tempio, monastero di Sera Schema dello sviluppo di strutture più grandi da una cellula fondamentale Casa con porticato, Lhasa Bordo del tetto di un'abitazione, Lhasa Struttura dei tetto: strato di argilla lisciata strato di argilla e ghiaia legni ravvicinati puntoni in tronchi di salice scortecciati Coperture degli edifici monastici, monastero di Drepung Panorama della città vecchia, Gyangze

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Cina In Europa, chi pensa all'architettura cinese ricorda necessariamente i grandi tetti in mattoni, arcuati in modo artìstico, che disegnano il panorama di paesi e città nelle regioni meridionali e orientali della Cina, flagellate dalle piogge monsoniche. Nelle aride regioni settentrionali e occidentali, invece, da tempo immemore esistono i tipi edilizi più svariati, coronati da copertura orizzontale. Nell'ambito della discussione su un'architettura più rispettosa degli aspetti ecologici, colpiscono le case scavate nella fascia di loess a fianco del Fiume Giallo, che suscitano un interesse crescente negli architetti e negli scienziati europei e americani.

Ancora oggi circa 40 milioni di persone, suddivisi tra sette province, vivono in abitazioni che sono scavate nella fascia di loess partendo da corti centrali (anch'esse scavate). Il terreno soprastante è tuttora utilizzato come superficie coltivabile. Ulteriori vantaggi di questo modo di costruire, esistente da circa seimila anni, sono un notevole risparmio monetario ed energetico durante la costruzione, in considerazione dell'impiego esclusivo di materiali locali, il basso consumo di energia per spese di manutenzione e un buon effetto termoisolante in una zona caratterizzata da variazioni climatiche estreme. Il risultato è, in inverno, una temperatura interna all'abitazione superiore di 10 gradi e in estate inferiore di altrettanti gradi rispetto all'esterno. Oltre a tutte queste caratteristiche positive, le case di terra presentano anche numerosi aspetti negativi e per questo motivo vengono disprezzate dagli abitanti del luogo e restano riservate ai ceti sociali meno abbienti. Particolarmente scomoda è soprattutto la consistente formazione di condensa all'interno' dei locali, generalmente molto profondi e dotati di una 24

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Le coperture orizzontali in architettura

sola apertura. Queste abitazioni, inoltre, non riescono a resistere aile precipitazioni più intense, quando le acque penetrano lo strato di loess e sciolgono parte della volta. Si è cercato recentemente di risolvere questo problema con pellicole di plastica disposte al di sotto della superficie del terreno e aggiungendo canali di drenaggio. Perizie cinesi hanno infine concluso che il consumo di terreno è notevolmente più elevato di quanto avviene negli insediamenti al di sopra del terreno. Una delle più semplici possibilità dì realizzazione di una copertura orizzontale viene evidenziata nella figura 1.25, che mostra l'interno della moschea di Emin a Turpan. Qui, ai margini del deserto di Taklimakan, in una depressione a circa 100 m al di sotto del livello del mare, l'aria è così secca che le rare piogge generalmente evaporano prima di aver raggiunto il terreno. Perciò non è necessario dedicare molta attenzione ai problemi dell'impermeabilizzazione e dello smaltimento delle acque. Uno strato d'argilla spesso solo qualche centimetro, protetto con paglia e rami secchi, si adatta come una pellicola ai profili delle travi di tronchi di pioppo scortecciato. Dove occorre l'illuminazione, si interrompe semplicemente la copertura, senza trattare i bordi in maniera particolare. La copertura ha un peso minimo, e non grava pertanto in modo intollerabile sui sottili pilastri posti sulle fondamenta in pietra. L'edificio è puntellato dalle massicce pareti esterne di argilla.

Le coperture orizzontali sorrette da travi di legno sono onnipresenti anche nelle case d'abitazione di Turpan, Esistono anche tetti a volta di mattoni d'argilla, con copertura orizzontale sull'estradosso, i quali consentono di risparmiare legno e garantiscono una temperatura media sopportabile, sia nelle estati estremamente calde sia negli inverni particolarmente freddi.

1.19 Abitazioni scavate nel limo presso Tongguan, nella provincia dello Henan 1.20 Corte presso Xi'an, nella provincia dello Shaanxi 1.21 Pianta e sezione di un'abitazione sotterranea, provincia dello Henan 1.22 Sezione di una casa d'abitazione, Kashgar, provincia autonoma dello Xinijang 1.23 Sezione di una casa d'abitazione con tetto a volta, Turpan, provincia autonoma dello Xinijang 1.24 La moschea di Turpan 1.25 Interno della moschea di Emin a Turpan

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Marocco Se si osserva una veduta aerea di uno ksar (villaggio fortificato) nel sud del Marocco, balzano subito all'occhio la vicinanza degli edifici e la loro netta separazione dal territorio circostante. Questi insediamenti, generalmente situati ai margini delle oasi, vennero edificati primariamente a scopo difensivo. La notevole densità edilizia, che porta quasi necessariamente all'adozione delle coperture orizzontali, deriva dal tentativo di limitare l'entità delle mura da difendere. Le abitazioni sono quasi sempre del tipo a corte, restano addossate

le une alle altre e ricevono luce e aria dalla corte interna. Le pareti sono in terra costipata e mattoni d'argilla seccati all'aria. La luce di solai e coperture (circa 5 m) dipende dalla portata e dalla resistenza alla flessione delie travi in legno di palma. Quando sono necessarie luci superiori, come nelle moschee, vengono introdotte travi perpendicolari sostenute da colonne. Lo strato posto sopra le travi varia da abitazione ad abitazione: vengono impiegati bambù, ramoscelli di palma, rami e, raramente, tavole di legno. Merita particolare attenzione la tecnica della posa dei bambù, straordinariamente artistica dal punto di vista strutturale e formale.

1.29

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Le coperture orizzontali in architettura

I rami di bambù, affondati in uno strato d'argilla, sono disposti sopra le travi in maniera diagonale e perpendicolare (tra di loro e rispetto alle travi superiori), permettendo così di utilizzare schemi diversi. Gli schemi di posa, determinati dalla struttura, vengono solitamente modificati a seconda della disposizione dei colori. Sopra questo "guscio" si trova uno strato d'argilla, che funge da piano di calpestio nel caso si tratti di una chiusura orizzontale intermedia. Sopra la copertura viene posato un secondo strato di argilla, rinnovato di anno in anno, con funzioni di impermeabilizzazione. Viene inoltre creata una leggera pendenza rispetto ai buttafuori fortemente aggettanti e ai canali di gronda. Le aperture nella copertura orizzontale vengono circondate da un rigonfiamento, che deve prevenire traboccamenti d'acqua nelle stanze sottostanti. A differenza del ksar, negli isolati villaggi di montagna dell'Alto Atlante era possibile fare a meno

di qualsiasi misura difensiva, e si trovano pertanto insediamenti più radi, generalmente a terrazze. I materiali da costruzione e la struttura delle coperture sono comunque simili a quelli dello ksar. Solo nelle zone montuose più elevate i setti murari sono interamente in pietra viva. Le coperture orizzontali, fortemente aggettanti a protezione della facciata, rappresentano una particolarità di questa regione più ricca di precipitazioni.

1.26 Ksar Bounana ai margini del deserto 1.27 Ksar Makhzem 1.28 Sezione e pianta di un'abitazione di ksar 1.29 Posa della copertura in bambù 1.30 Sezione di una casa d'abitazione fortificata (Tighrment) 1.31 Dettaglio della struttura di una copertura orizzontale ad Agadir di Irherm n'Ougdal 1.32 Corte coperta a Tighrment, N'Ait Boumro, Skoura 1.33 Timimoun, Algeria 1.34 Insediamento di Am Tizn Test, Alto Atlante

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Yemen Pochi sono i paesi in cui l'architettura si è conservata fino ai giorni nostri in così perfetta armonia con il paesaggio come nello Yemen. A eccezione delle capanne rivestite di paglia della zona costiera più calda e umida (Tihama), quattro sono i tipi edilizi più diffusi, la cui caratteristica comune, accanto all'impiego di materiali locali, è la copertura orizzontale. Nella capitale San'a, latipica casa familiare ha da quattro a sei piani. Il pianterreno, dove si trovano l'ingresso, le stalle e il magazzino, è costruito in pietra viva, i piani superiori in mattoni d'argilla seccati all'aria o cotti. Nell'altipiano tra San'a e Ta'izz la casa d'abitazione tradizionale ha generalmente quattro piani, con pareti esterne in pietra viva squadrata. Nella regione dì Sa'dah si è imposta una tecnica interessante, che ha dato ottimi risultati proprio per le abitazioni edificate dal proprietario stesso.

1.38

Le case, a tre o quattro piani, vengono costruite erigendo con una poltiglia di terra e argilla rigonfiamenti perimetrali spessi circa 60 cm; un anello dell'edificio corrisponde generalmente a una giornata di lavoro. Per motivi di stabilità, gli angoli vengono sollevati di una misura corrispondente all'anello successivo, in modo da farli emergere ai bordi del tetto come merli. L'ultimo dei quattro tipi edilizi fondamentali dello Yemen è rappresentato dalle case alte di argilla costipata e mattoni seccati all'aria dell'Hadramaut, una regione nel sud del paese. Molti di questi edifici, la cui altezza raggiunge i 30 m, sono vecchi di secoli. I tipi edilizi sopra descritti si differenziano soprattutto nelle dimensioni, oltre che per il materiale e le modalità di costruzione delle pareti esterne, mentre la struttura fondamentale e quella di solai e coperture è relativamente simile. Dal piano superiore, riservato al padrone di casa e ai suoi ospiti, una ripida scala conduce quasi sempre alla terrazza, dove vengono stesi i panni e si eseguono lavori domestici. I setti murari esterni costruiti più alti del piano della terrazza fungono da parapetto, ma sovente anche le partizioni interne trovano un prolungamento sul tetto, suddi28

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videndo così le terrazze. In alcune regioni viene utilizzato come strato di impermeabilizzazione superiore un impasto molto impermeabile di argilla, calce e cenere lasciato fermentare e posato sulla copertura e sui parapetti. Sulla terrazza si possono inoltre aggiungere lastre di pietra viva. La superficie della copertura è leggermente inclinata verso l'esterno per favorire il deflusso delle acque, che vengono smaltite da buttafuori in legno.

1.35 Villaggio dell'altipiano di Hayjah 1.36 Copertura orizzontale su abitazioni di pietra dell'altipiano 1.37 Coperture, Sa'dah 1.38 Sezione e vista della copertura di un'abitazione urbana, San'a 1.39 Particolare del bordo di una copertura, San'a 1.40 Particolare de! bordo di una copertura, Sa'dah Struttura della copertura dall'esterno verso l'interno: strato impermeabile di argilla, calce e cenere pietrisco, paglia foglie di palma da datteri o rami secchi rami o assi dì legno tronchi scortecciati 1.41 Casa d'abitazione, presso San'a 1.42 Casa d'abitazione, Sa'dah

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Europa meridionale In Europa ritroviamo edifici tradizionali con terrazza soprattutto nelle regioni meridionali della Spagna e nelle isole greche. I motivi sono da ricercarsi nel clima generalmente più umido, ma anche nel fatto che nelle altre zone continentali è disponibile in quantità notevole legno, materiale necessario per la costruzione di capriate e per la cottura dei mattoni per la copertura. Va anche considerata la diffusione, avvenuta circa duemila anni fa, della cultura greco-romana in tutta l'Europa mediterranea, che portò con sé tipi edilizi caratterizzati da tetto a capanna e copertura in tegole curve. Nell'immagine 1.44 è raffigurata la città di Mojàcar nella provincia spagnola di Almerfa, all'inizio degli anni sessanta. Oggi, molti dei corpi cubici con copertura orizzontale che si estendevano in maniera omogenea lungo il declivio collinare sono stati distrutti e sostituiti da orrendi alberghi, parcheggi o ville in stile pseudo-folkloristico. Anche le tipiche abitazioni delle Cicladi si trovano in genere arroccate su ripidi pendii. Le coperture sono a terrazzo, interamente praticabili e nei caldi mesi estivi consentono di ampliare gli spazi (spesso ristretti) delle abitazioni. Non vengono utilizzate esclusivamente di giorno, ma fungono anche da fresco giaciglio notturno. Una famiglia non sempre sì serve del tetto della propria abitazione, ma spesso di quello del vicino sottostante.

La struttura della copertura è semplice. Sulle travi di cipresso o cedro sono disposti ramoscelli o canne ravvicinati o, talvolta, tappetini di canne. Sopra lo strato intermedio di argilla e pietrisco si trovano, come manto di copertura, un ulteriore strato di argilla e, occasionalmente, anche terra ed erba. Di solito le abitazioni vengono tinteggiate con una mano di calce bianca, impermeabile e disinfettante, che deve essere rinnovata ogni anno, a primavera. Anche lo strato superiore di argilla deve essere sistemato o rinnovato ogni due o tre anni, e oggi le imprese edili tendono sempre più a sostituirlo con il calcestruzzo, indistruttibile e di presa più rapida, che tuttavìa non possiede l'effetto termoisolante dell'argilla. Perciò le abitazioni nuove o ristrutturate sono più fredde d'inverno e più calde d'estate. Anche nelle città dell'isola di Creta le vecchie abitazioni vengono sempre più spesso sostituite da edifici con scheletro di calcestruzzo. Invece 30

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di adottare le tradizionali coperture in mattoni, i volumi vengono semplicemente chiusi con una soletta orizzontale di calcestruzzo, che di solito non viene utilizzata come ampliamento degli ambienti di vita, ma solo come deposito e per la raccolta dell'acqua potabile.

1.43 Paese sull'isola di Milo, Cicladi 1.44 Città di Mojàcar, provincia di Almeria, Spagna 1.45 Bordo di un giardino pensile, Creta 1.46 Vicolo di Mikonos, Cicladi 1.47 Abitazione scavata nel terreno con copertura orizzontale, Creta 1.48 Case d'abitazione con copertura a terrazzo, Santorino, Cicladi 1.49 Insediamento con prevalenza di coperture nuove in cemento armato, isola di los, Cicladi

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Dal XV al XIX secolo Mentre la copertura orizzontale ha sempre trovato vasto impiego in numerose regioni del Mediterraneo, dell'Asia e delle Americhe, nell'Europa centrale e settentrionale è rimasta sconosciuta per secoli. Il desiderio di una copertura orizzontale per gli edifici emerge solo con il Rinascimento, quando volumi e facciate chiari, geometrici e lineari sostituiscono gli archi a sesto acuto e i contrafforti del gotico. Un simile coronamento, tuttavia, è ancora troppo impegnativo dal punto di vista tecnico; pertanto si decide di celare le coperture leggermente inclinate in mattoni o pietra viva dietro alti attici o balaustre, che spesso assumono l'aspetto di un elemento indipendente. Leonardo da Vinci, nei cui schizzi architettonici accanto alla predilezione per la cupola appare quella per la copertura orizzontale, riflette sulla sua fattibilità, al pari dell'Alberti, il quale richiama le idee di Vitruvio: "lo tratto dei pavimenti, se essi possiedano la caratteristica di coperture [...] All'aperto viene conferita una pendenza superficiale [...] non meno di 2 pollici su 10 piedi [...] quando la superficie poggia su una struttura di legno, vi si fissa un secondo guscio che viene rivestito di pietrisco, costipato allo spessore di un piede. Taluni ritengono di dover posare sotto il pietrisco lino delle fate ovvero felce, in modo che il legno non soffra per il contatto con la calce. Quando il pietrisco è nuovo, lo si mescoli per tre parti con una parte di calce [...] Sopra si getti per uno spessore di 6 piedi un impasto di cocci d'argilla sminuzzati, mischiati per tre parti con una parte di calce. Infine si esegua [...] una pavimentazione in cotto a forma di spiga o una pavimentazione in mosaico con filo e regolo". A partire dal primo Rinascimento, anche i fiabeschi giardini pensili di Semiramide, che già i greci avevano inserito tra le sette meraviglie del mondo, sono nuovamente al centro delle fantasie di letterati e architetti e stimolano feconde interpretazioni e tentativi di ricostruzione. Nel 1462, contemporaneamente al Filarete, il quale in un trattato di architettura descrive in maniera approfondita e geniale la configurazione della mitica città di Sforzinda, papa Pio II fa costruire un giardino pensile nella sua città ideale di Pienza. In Italia il suo esempio è seguito da molti e la più elevata espressione di questa tipologia è raggiunta nelle isole Borromee del lago Maggiore: nel 1630 l'Isola Bella viene edificata con un terrazzamento su dieci livelli. Anche negli edifici rappresentativi del barocco è sempre più riconoscibile il desiderio di dotare i fabbricati di un coronamento orizzontale. Ciononostante continuano a esistere esempi contrari, dove il grande tetto inclinato viene adottato consapevolmente per motivi urbanistici oppure estetici. I primi giardini pensili a nord delle Alpi risalgono agli anni intorno al 1700, pur restando una prerogativa di alcuni castelli, vista l'enorme spesa necessaria per gli spessi strati isolanti e di smaltimento delle acque e per i costosi materiali di 34

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impermeabilizzazione come il rame, il piombo e il catrame. Un esempio di particolare bellezza è il giardino pensile commissionato per la propria residenza dal vescovo principe di Passau nel 1705. Sulla grande terrazza che si apre in direzione sud e guarda verso la valle dell'Inn si trovano aiuole e fontane, accanto a zone pavimentate abbellite con alberi e cespugli in vaso. A partire dal 1780, gli audaci progetti utopici degli architetti rivoluzionari Boullée e Ledoux mostrano sezioni, generalmente secondarie, chiuse con una copertura orizzontale, spesso richiesta dalla linearità delle forme geometriche. Nei pochi esempi realizzati, tuttavia, come nel cimitero di Chaux, appaiono grandi tetti in mattoni rossi. Gli architetti rivoluzionari, stimolati dagli antichi monumenti funerari romani, introducono un'ulteriore soluzione per inserire alberi sugli edifici. Mentre nei giardini pensili del Rinascimento l'edificio era sottomesso alla natura e aveva solo funzioni di servìzio, ora la situazione è capovolta: l'albero perde moltissima della sua importanza ed è utilizzato come decorazione architettonica e pura figura accessoria, il cui unico scopo è portare all'eccesso la monumentalità. Ritroviamo questo atteggiamento, anche se in misura minore rispetto al cenotafio di Newton opera di Boullée, nel progetto di Schinkel per un monumento funerario per Federico II. Ma anche Schinkel, nei suoi edifìci rappresentativi disposti a forma di cubo, deve nascondere una copertura lievemente inclinata dietro balaustre e cornicioni. Costruire una copertura orizzontale pura richiede ancora un investimento tecnico enorme, ed è pertanto possibile solo su piccole aperture. Nel 1839 si ha l'innovazione decisiva, con lo sviluppo della copertura in fibrocemento ideata dal bottaio tedesco Samuel Hàusler. In questa strut-

1.50 1.51 1.52 1.53 1.54 1.55 1.56 1.57

Michelozzo Michelozzi, palazzo Medici-Riccardi, Firenze, 1444-64 Leonardo da Vinci, schizzo urbanistico, ca. 1490 Leonardo da Vinci, studi per una villa, ca. 1506 Athanasius Kircher (1601-80), i giardini pensili di Semiramide Frontone rivestito, Passau J.B. Fischer von Erlach (1656-1723), Isola Bella, lago Maggiore, 1721 Sala a piano terreno della residenza del vescovo principe, Passau, 1705 C.-N. Ledoux, L'achitecture, tavola 6, Maison des Directeurs de la Loue, 1804

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Antologia • Dal Rinascimento a ogg

tura, numerosi strati di carta oleata o carta da pacchi vengono incollati con catrame o pece su un assito di legno, per essere infine coperti con sabbia e ghiaia. L'innovazione non sta tanto nell'adozione della pece come materiale isolante, quanto nella modalità del suo impiego, perché pece e catrame erano già stati utilizzati nei giardini pensili del Rinascimento e del barocco. Il bitume, prodotto secondario della lavorazione del petrolio, veniva impiegato come materiale impermeabile per gli edifici già tremila anni prima di Cristo dalle popolazioni degli altipiani dell'Indo o a Babilonia. La copertura in fibrocemento ha un basso costo, impedisce efficacemente la dispersione del calore interno e possiede una capacità antincendio superiore a quella della copertura inclinata con la capriata in legno. Per questi motivi, nella seconda metà del XIX secolo, essa si diffonde rapidamente nelle grandi città tedesche. Anche il giardino pensile guadagna importanza durante il Romanticismo. Nel 1867 Karl Rabitz, capomastro di Berlino, nel suo opuscolo Tetti naturali di cemento vulcanico consiglia di adottare una copertura orizzontale, anche perché essa consente la creazione di giardini, e descrive con immagini toccanti una pigra serata estiva trascorsa sorseggiando un bicchiere di vino sulla propria terrazza sotto un cielo stellato.

1.58 1.59

E.-L Boullée, cenotafio di Newton, 1784 K.F. Schinkel, progetto di un monumento a Federico ii Grande, 1829 1.60 Giardini pensili del capomastro Karl Rabitz, Berlino, ca. 1867 1.61 Strati di carta nella copertura in fibrocemento 1.62 Particolare di una copertura in fibrocemento

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Una difesa settecentesca della copertura orizzontale Intorno al 1725 Paul Jakob Marperger, assessore all'edilizia e al commercio della città di Dresda, propugna l'introduzione universale della copertura orizzontale, da lui definita altana. Nel suo trattato, redatto con grande passione, egli presenta quasi tutte le argomentazioni che duecento anni più tardi, ovvero negli anni venti del secolo XX, saranno riproposte dai sostenitori della copertura orizzontale. Marperger distingue l'utilità pubblica "che il pubblico o la polizia deve godere dall'universale introduzione dell'altana", dall'uso "privato o particolare". Per quanto riguarda la prima categorìa, accanto al grande risparmio di legno e al minore pericolo d'incendio, egli menziona anche i vantaggi in caso di necessità di difesa e in occasione di pestilenze, dal momento che "ogni padrone di casa può disporre i propri malati in alto, su questa altana, all'interno di piccole cabine o stanze da lui stesso costruite" e "separarli [...] dalle altre persone sane". Ma egli mira anche a migliorare l'aspetto visivo della propria città "a causa [...] della difformità che regna nella maggior parte delle nostre città tedesche per via delle differenti dimensioni delle costruzioni, essendo l'una alta, l'altra bassa [...] quella con tetto alto e inclinato, questa con un tetto spezzato a mansarda oppure piano, [...] se tutte le abitazioni venissero costruite con altane e senza tetti, si potrebbe facilmente [...] modificare questa situazione". Per quanto riguarda l'adozione dell'altana per uso privato, Marperger sottolinea il risparmio di denaro, che il proprietario di casa "dovrebbe altrimenti utilizzare per erigere alti tetti", e soprattutto la possibilità di installare giardini pensili. Questi ultimi costituiscono non solo un luogo dove svolgere le più svariate attività pratiche (come stendere la biancheria o dove eseguire lavori fastidiosi, rumorosi o maleodoranti), ma anche dove provare "la gioia e il divertimento" oltre che per "condividere i momenti felici con buoni amici". E "queste altane offrono un incomparabile servizio agli studi e alle meditazioni degli intellettuali, essendo situate al di sopra dell'edificio, nel luogo più vicino al cielo e ai suoi influssi (rispetto alle anguste stanze da studio nascoste negli angoli più oscuri della casa)". Marperger non dimentica neppure di menzionare la possibilità di elevare ulteriormente l'abitazione o il guadagno di spazio che viene garantito al proprietario "se al posto di un tetto intende elevare la propria casa di un altro piano".

1.63

Copertina del trattato di P.J. Marperger sui vantaggi delle altane, Dresda, ca. 1725 1.64 Terrazza sulla copertura dell'abitazione di Balthasar Neumann (1687-1753) nella FranziskanergaBe a Wurzburg

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A cavallo del secolo Alla metà del XIX secolo dopo l'invenzione del tetto in fibrocemento, il successivo, fondamentale impulso nella storia della copertura orizzontale scaturisce dall'introduzione del calcestruzzo armato, che non solo permette di costruire con facilità solai e terrazze, ma stimola, elaborata dalle avanguardie, una nuova architettura, che sfrutti a pieno il nuovo materiale. Nel 1904 l'ingegnere francese Frangois Hennebique mostra tutte le possibilità strutturali e statiche del calcestruzzo armato nella propria villa a Bourg-la-Reine vicino a Parigi. Con grande virtuosismo tecnico, egli realizza piani in aggetto di ben 4 m, sui quali dispone giardini pensili. Il canone formale delle facciate continua invece a rispecchiare essenzialmente quello del XIX secolo. August Perret lo sfrutta con maggiore coerenza espressiva nella casa da lui costruita nel 1903 a Parigi in me Franklin: l'edificio è caratterizzato da struttura a scheletro, finestrature di grandi dimensioni tra i sostegni, piani aggettanti, una terrazza sulla copertura e piante parzialmente flessibili. La posizione più radicale dell'epoca risulta comunque quella del giovane architetto francese Tony Garnier con i suoi progetti per la Cité indu-

strielle - una città ideale per 35.000 abitanti, alla quale lavora a partire dal 1901 - che vengono esposti per la prima volta nel 1904 e pubblicati nel 1917. Anch'egli cerca di trovare un'espressione adatta al nuovo materiale, il calcestruzzo armato, con l'adozione di fasce finestrate continue, pareti finestrate, pilastri e tettoie ampiamente aggettanti. Caratteristica comune a tutti gli edifici del suo progetto sono la copertura orizzontale, talvolta con funzione di terrazzo, e la rinuncia a qualsiasi decorazione. Nel 1907 gli architetti svizzeri Pfleghard e Haefeli realizzano, insieme all'ingegnere Robert Maillart, il sanatorio popolare di Davos, con copertura orizzontale e terrazzo per clinoterapia, che, con il suo linguaggio formale, moderno e scevro da compromessi, si pone all'avanguardia della propria epoca. Gli stessi architetti avevano costruito già nel 1899 un altro nosocomio in cemento armato, al quale Sìgfried Giedion dedica alcune righe nel 1929 in 38

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"Das Neue Frankfurt": "Si tratta della prima volta che, per edifici di così grandi dimensioni, vengono utilizzate coperture orizzontali (asfalto) con smaltimento indiretto delle acque". Nel 1904 Josef Hoffmann elabora il progetto del sanatorio di Purkersdorf presso Vienna, poi costruito con alcune differenze, disegnando un volume edilizio austero e senza decorazioni, con una simmetrica articolazione classicistica. La copertura orizzontale si impone più rapidamente in campo industriale, perché gli edifici sono considerati da un punto di vista puramente funzionale, dove ciò che conta è l'economicità e non tanto l'aspetto estetico. Sono facilmente intuibili le dimensioni raggiungibili dalle campate nei primi anni del XX secolo, anche tra gli architetti più progrediti, osservando, da un lato, il monumentale progetto espressionistico della Werdermùhle (1906) di Hans Poelzig, con le sue imponenti mura, e dall'altro, le officine Fagus create tra il 1911 e il 1912 da Walter Gropius, che, con la loro struttura portante arretrata e gli angoli trasparenti, si situano agli esordi del movimento moderno.

1.65 TonyGamier, Cité industrielle, progetto, 1901-17, impianti industriali 1.66 Tony Garnier, Cité industrielle, progetto, 1901 -17, zone residenziali 1.67 Francois Hennebique, abitazione di proprietà a Bourg-la-Reine, 1900-04 1.68 Auguste Perret, casa in rue Franklin, Parigi, 1902-03 1.69 Antonio Sant'Elia, Città nuova, progetto, 1913-14 1.70 Josef Hoffmann, sanatorio dì Purkersdorf, 1904 1.71 Hans Poelzig, progetto della Werdermùhle, 1906 1.72 Pfleghard e Haefeli, sanatorio popolare, Davos, 1907 1.73 Ernest L. Ransome, Pacific Coast Borax Company, Bayonne, 1903 1.74 Richard Steiff e collaboratori, fabbrica Steiff, Giengen, 1903 1.75 Walter Gropius e Adolf Meyer, officine Fagus, Alfeldan der Leine, 1911-12

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La scuola di Chicago Le coperture orizzontali vengono utilizzate per la prima volta su larga scala nella seconda metà del XIX secolo negli Stati Uniti e soprattutto a Chicago. Dopo il grande incendio del 1871, nel corso del quale furono distrutti circa 18,000 edifici, la città si espande in maniera quasi incontrollabile grazie a un boom economico senza precedenti. La carenza dì terreno e il conseguente rialzo dei prezzi portano a una densità edilizia notevolmente elevata, caratterizzata dallo sfruttamento totale dei lotti e dallo sviluppo in altezza; ne consegue automaticamente l'attuazione di volumi edilizi cubici. I nuovi edifìci sono per la maggior parte puramente funzionali, e la decisione di realizzare la chiusura superiore con una copertura orizzontale è dovuta soprattutto a motivazioni economiche, ma anche a una capacità antincendio superiore a quella dei tetti inclinati con capriate in legno o acciaio. Le terrazze offrono inoltre spazio sufficiente per i nuovi impianti tecnici, ora necessari. La creazione delle coperture orizzontali viene tuttavia tecnicamente consentita dallo sviluppo del cartone catramato, un prodotto di scarto della raffinazione del petrolio, apparso negli Stati Uniti intorno alla metà del secolo. Oltre a tutte le considerazioni economiche e pratiche, si deve comunque riconoscere che la terrazza dell'edificio sì adatta perfettamente all'articolazione classicistica delle facciate inizialmente adottate dagli architetti di Chicago. Così l'impressionante facciata del Marshall Field Store di Henry H. Richardson ricorda l'antichità romana e non rivela alcunché della struttura in acciaio sottostante. Daniel Hudson Burnham esprime, con il suo Reliance Building del 1894, una concezione completamente diversa, caratterizzata soprattutto da leggerezza e trasparenza In questo caso, inoltre, la soletta aggettante del/a terrazza viene utilizzata per la prima volta cop-fritenti estetici. Ricorre lo stesso motivo anche nello Schlesinger and Mayer Store (in seguito Carson, Pirie e Scott) di Louis Sullivan, il cui maestoso aspetto è il risultato della continuità delle linee orizzontali e verticali, II McClurg Building di Holabird e Roche, anch'esso risalente al 1899, possiede una delle facciate più coerenti della scuola di Chicago, che presenta un chiaro senso delle proporzioni e una netta differenziazione tra elementi portanti e portati.

1.76

Rand McNally & Co., Chicago's Board of Trade, quartiere circostante in una prospettiva a volo d'uccello, 1898 1.77 Henry H. Richardson, Marshall Field Store, 1885-87 1.78 D.H. Burnham & Co., Reliance Building, 1894 1.79 Louis Sullivan, Carson Pirie Scott Store, 1899 1.80 Holabird e Roche. McClury Building, 1899-1900

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Frank Lloyd Wright Una delle personalità più rilevanti in campo architettonico, che ha fornito un contribuito determinante allo sviluppo della copertura orizzontale, è Frank Lloyd Wright, il quale, discepolo di Sullivan, applica le idee della scuola di Chicago tanto nei grattacieli a negozi e uffici della metropoli quanto ai piccoli edifici dei suburbs. Fin dai primi lavori della sua impareggiabile opera si possono scorgere le tipologie più diverse di coperture orizzontali, dal terrazzo praticabile alla soletta aggettante di calcestruzzo armato, inserita con pure finalità estetiche, fino ai semplici corpi cubici delle Usonian Houses, nei quali, come nota lo stesso Wright, l'adozione dei tetti inclinati viene scartata per motivi economici. Con la pubblicazione delle sue opere, raccolte dall'editore Wasmuth a Berlino nel 1910-11, egli esercita un influsso decisivo sulle più svariate correnti architettoniche dell'Europa, da De Stijl a Gropius fino a Mies van der Rohe.

Il progetto dei Lexington Terrace Apartments di Chicago, con i volumi gradonati verso la corte interna e un accesso indipendente per ogni appartamento, può essere definito un'anticipazione delle case a terrazze; anche se, a causa del rigido adeguamento al blocco edilizio, la pianta non tiene in considerazione l'esposizione rispetto al sole. Il Larkin Building di Buffalo, realizzato quasi in contemporanea con le Prairie Houses, è un cubo configurato in maniera espressiva e chiuso nei confronti del mondo esterno, poiché tutti gli uffici sono orientati verso la grande corte vetrata interna. Nel 1906 Wright costruisce lo Unity Tempie a Oak Park, con richiami egizi e monumentali, cercando di sottolineare l'effetto cubico con l'impiego di linee esclusivamente orizzontali e verticali e nascondendo perciò i grandi lucernari dietro una piatta parete perimetrale. Nei Midway Gardens, realizzati nel 1913 a Chicago, si intrecciano in un ricco linguaggio formale, lastre di calcestruzzo aggettanti, superfici ornamentali e coperture orizzontali utilizzate come terrazze e come giardini.

1.81 Yahara Boat Club, progetto, 1902 1.82 Lexington Terrace Apartments, progetto, 1901 1.83 Unity Tempie, Oak Park, 1906 1.84 Larkin Building, Buffalo, 1903 1.85 Midway Gardens, Chicago, 1913

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Otto Wagner Nel 1894, due anni dopo il trattato Ornament in Architecture di Sullivan, Otto Wagner propugna, nel suo libro Moderne Architektur, una nuova architettura, liberata dal peso della tradizione: "Già oggi le nostre sensazioni devono dirci che le forme d'arte future, progredite e innovatrici, verranno dominate dalla linea orizzontale, antichizzante, dall'armonia tabulare della superficie, dalla più grande linearità e dall'energia di struttura e materiale". A partire da quel momento, i progetti e gli edifici di Wagner si mostrano coerenti con le sue affermazioni. Nella Cassa di risparmio postale, il suo edificio più importante e più moderno, balaustre nascondono i tetti in fibrocemento leggermente inclinati (di circa 10 gradi). Anche la chiesa di Steinhof ha una chiusura superiore orizzontale, realizzata con una copertura piana in fibrocemento rivestita di ghiaia, che consente alla cu-

pola, imponente e in origine dorata, di esprimere tutta la propria monumentalità. Nel progetto presentato nel 1906 al concorso per il colonnato di Karlsbad, Wagner propone dì inserire sul tetto un camminamento con un filare di alberi sul lato esterno e un pergolato verde di copertura. Wagner ci ha lasciato un'approfondita riflessione sulla sua struttura: "La soletta di cemento armato viene livellata da uno strato di calcestruzzo con la pendenza desiderata, sul quale viene posato in opera uno strato di asfalto naturale spesso 1,5 cm. Su questo asfalto verranno disposti a spina di pesce mattoni da pavimentazione in cemento Portland, in modo che tra i mattoni restino liberi 5 cm di asfalto. Questi spazi intermedi vengono poi coperti con i mattoni stessi. La superficie risultante viene rivestita da uno strato di pietrisco spesso 10-15 cm. Con questo tipo di struttura si cancella l'impronta, ovvero il danno che altrimenti il pietrisco provocherebbe nell'asfalto durante le giornate più calde".

1.86 1.87 1.88 1.89

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Chiesa di Steinhof, Vienna, 1905-07 Cassa di risparmio postale, 1904-06 Colonnato a Karlsbad, progetto, 1906 Seconda villa dì Wagner, 1912-13

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Adolf Loos Il grande purista Adolf Loos, noto per il suo Raumplan (il cui esempio più coerente è la casa Moller del 1927) e per i suoi polemici interventi sulle tendenze architettoniche e artistiche dell'epoca, è stato uno dei più convinti sostenitori della copertura orizzontale praticabile. Egli stesso si vanta di aver costruito la prima casa a terrazza dell'Europa centrale, ovvero la casa Scheu, completata nel 1912. Quest'idea, già delineatasi nel suo progetto per un magazzino ad Alessandria d'Egitto, è stata sicuramente influenzata dai suoi viaggi nell'Egeo e nell'Africa settentrionale: "Bisogna chiedersi per quale motivo in Oriente le terrazze siano diffuse da secoli e perché non siano state invece utilizzate nelle nostre regioni. La risposta è semplice: le strutture costruttive finora conosciute hanno potuto consentire l'impiego della copertura orizzontale e delle terrazze solo nelle regioni non soggette alle gelate invernali. Ora, con l'invenzione del tetto in fibrocemento (tetto rivestito di ghiaia) e l'impiego dell'asfalto, la copertura orizzontale è possibile, e pertanto anche la terrazza. Per quattro secoli la copertura orizzontale è stata il sogno degli architetti; a metà del XIX secolo, quel sogno è diventato realtà. Ma la maggior parte degli architetti non ha saputo che farsene". Loos, che nel corso della sua vita manifesta un'opposizione decisa alla decorazione puramente estetica, non dimentica gli aspetti figurativi, ma ritiene doveroso sottolineare che la scelta del tipo della casa a terrazza per la casa Scheu è stato dettato soprattutto da riflessioni rigorosamente funzionali: "Durante la progettazione di questa casa nemmeno lontanamente pensai all'Oriente. Ritenevo solamente che sarebbe stato estremamente comodo poter accedere a una grande terrazza comune dalle camere da letto che si trovano al primo piano. Questo vale ovunque, sia ad Algeri che a Vienna". Loos adduce argomentazioni pratiche anche per spiegare i progetti successivi, come quello per un gruppo di venti ville o per una casa a terrazze con abitazioni operaie (entrambi del 1923). "Le due case a terrazze poste in sequenza si trovano nelle vicinanze di strade sopraelevate che è possibile raggiungere attraverso una scala all'aperto. Ogni appartamento dispone di un proprio ingresso dalla sopraelevata e di una loggia privata, dove la sera è possibile sedersi e rilassarsi all'aria aperta, I bambini giocano sulla terrazza senza timore dì venire investiti dalle automobili".

1.90 Casa Scheu, 1912 1.91 Grand Hotel Babylon, progetto, 1923 1.92 Casa Steiner, 1910 1.93 Casa Moller, 1927-28

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Le Corbusier Nessun altro architetto dell'epoca moderna ha sostenuto con tanta convinzione l'adozione delle coperture orizzontali e il loro sfruttamento quanto Le Corbusier. Egli afferma "che l'istinto dell'uomo lo spinge a salire verso l'alto, sul tetto della propria abitazione" e si domanda: "Ma non è forse contro qualsiasi logica, mantenere [...] inutilizzata un'intera superficie urbana". Riguardo ai giardini pensili, che rappresentano una condizione fondamentale nei suoi cinque punti per una nuova architettura, egli non si limita a sostenerne l'impiego con argomentazioni esclusivamente funzionali, economiche ed estetiche, ma introduce anche elementi puramente tecnico-strutturali: "Il calcestruzzo armato ha un acerrimo nemico: la dilatazione, il pericolo di crepe. Per sconfiggere questo pericolo, è utile disporre sui tetti giardini pensili. Per quale motivo? Essi conservano una certa umidità, e proteggono dalla creazione di sconnessioni

da dilatazione. Inoltre, per l'uomo è infinitamente gratificante potersi ritemprare sul tetto della propria abitazione in mezzo a un verde vivo". Ma le Corbusier adduce altre motivazioni strutturali a favore della copertura orizzontale. Nello scritto Conversazione con un costruttore di tetti egli afferma che, dopo l'introduzione del riscaldamento centralizzato in una regione relativamente fredda, come la sua madrepatria elvetica, non sussiste più alcuna necessità di inclinare la copertura verso l'esterno: "Bisogna giungere a una soluzione completamente diversa; la coper-

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tura deve essere inclinata verso l'interno, deve sopportare senza problemi il carico invernale della neve e deve convogliare l'acqua di fusione generata dall'azione termica del riscaldamento centralizzato verso un pluviale che non si trovi più all'esterno della casa, bensì all'interno, se possibile al centro, dove si ha il maggiore accumulo termico. Il pluviale deve condurre dalla copertura inclinata verso l'interno al canale ai piedi della casa, dove non esiste alcun pericolo di congelamento e dove sfociano anche i tubi di scarico dei ba-

gni e le restanti condutture" (Le Corbusier, 1934; Bosman, 1987). Nonostante certe lacune tecniche, dovute alle insufficienti possibilità ed esperienze della sua epoca, le coperture orizzontali di Le Corbusier rappresentano esempi convincenti delle sue teorie. La copertura non è mai ridotta a mera chiusura, ma viene sempre configurata dopo attenta riflessione e resa praticabile. Sulle coperture delle sue ville, soprattutto la villa Stein e la villa Savoie, esistono maestose terrazze, in parte pavimentate e in parte a giardino. Sulla Unite d'habitation a Marsiglia egli ha creato uno spazio comune lungo oltre un chilometro, con parchi gioco per bambini, zone di relax, sculture e camminamenti. Altri suoi edifici, come la casa per sua madre o il monastero di La Tourette, sono dotati di tetti-giardini, molto tempo prima che questi ultimi diventino di moda grazie al movimento ecologista.

1.94 1.95 1.96 1.97

Villa Savoie, 1929 Villa Savoie, la terrazza sulla copertura, 1929 Unite d'habitation, Marsiglia, 1946 Disegni a confronto. Metodo nuovo e metodo tradizionale, 1929 1.98-1.100 Illustrazioni per lo scritto Conversazione con un costruttore di tetti di La Chaux-de-Fonds nel 1914, Neue Zürcher Zeitung, 1934 1.101 Monastero Sainte-Marie-de-la-Tourette, Eveux-sur-Abresle, 1957 1.102 Casa della madre, tetto verde, Corseaux-Vevey, 1925

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Le coperture orizzontali in architettura

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Il Movimento moderno Fino al 1914, anno di inizio della prima guerra mondiale, il linguaggio formale, cubico e razionale della nuova architettura viene adottato da pochi e isolati architetti dell'avanguardia. Non si può ancora parlare di uno stile unitario, soprattutto se si considera che correnti come lo storicismo, il tradizionalismo e lo Jugendstil mostrano una vitalità ancora notevole. Negli anni del primo dopoguerra, invece, dopo il crollo del vecchio ordine, esiste un terreno fertile per le novità, e non pochi committenti e architetti ritengono che le nuove strutture sociali e politiche debbano trovare espressione in un'architettura nuova. Gli impulsi essenziali verso il rinnovamento partono dalla pittura, che contribuisce in maniera decisiva all'affermazione dello stile internazionale e moderno. Negli edifici costruiti dai membri del gruppo olandese De Stijl - unione di pittori, scultori e architetti formatasi nel 1917 - la geometria astratta dei pittori Mondrian e van Doesburg viene tradotta in sculture neoplastiche tridimensionali. L'esempio più coerente di questa tendenza è la casa Schròder di Gerrit Rietveld, del 1924, dove gli spazi vengono creati da solette che si incrociano ad angolo retto. Già otto anni prima Robert van't Hoff, che

pure appartiene al gruppo, aveva costruito la villa Henny a Huis ter Heide, straordinariamente moderna per l'Europa di allora. Nella pianta e nel volume in calcestruzzo armato, dominato dalla terrazza fortemente aggettante, van't Hoff si richiama agli edifici di F.L. Wright, che aveva conosciuto personalmente durante un precedente viaggio negli Stati Uniti.

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L'influsso di Wright si avverte anche nelle opere di Willem M. Dudok, architetto olandese vicino a De Stijl, nel cui municipio di Hilversum si ritrovano però anche elementi della scuola espressionistico-romantica di Amsterdam. In Unione Sovietica i costruttivisti Malevic, Tatlin e Cernikhov fanno proprio il nuovo linguaggio formale con progetti audacemente utopistici. In Francia, accanto a Le Corbusier, le teorie del Movimento moderno vengono propugnate soprattutto da Robert Mallet-Stevens e André Lurcat, discepoli di Hoffmann; in Italia questo ruolo è svolto da Giuseppe Terragni con il complesso residenziale Novocomum e la casa del Fascio a Como. Nella giovane Cecoslovacchia, paese aperto alle nuove idee, si può menzionare il progetto di Jaromir Krejcar per una villa lungo il fiume. In tutte queste correnti, la cui caratteristica comune è un'architettura dominata da corpi edilizi cubici, priva di qualsiasi decorazione, la scelta della terrazza è il risultato di riflessioni di carattere estetico.

1.103 1.104

Gerrit Rietveld, casa Schròder, Utrecht, 1924 Robert van't Hoff, casa Henny, Huis ter Heicle, 1914-19 1.105 Jan Duiker, scuola all'aperto, Amsterdam, 1928-30 1.106 Willem Marinus Dudok, municipio, Hilversum, 1928-39 1.107 André Lurgat, villa in Costa Azzurra, progetto, 1917 1.108 Jakob Cernikhov, tipo edilizio per ospedale con sanatorio, ca. 1930 1.109 Ludwig Mies van der Rohe, edificio per uffici in calcestruzzo armato, progetto, 1922 1.110 Giuseppe Terragni, complesso residenziale Novocomum, Corno, 1927 1.111 Ludwig Mies van der Rohe, padiglione per l'esposizione di Barceliona, 1928-29 1.112 Richard Dòcker, abitazione del dottor K., Stoccarda, 1927-28

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La popolarità che essa raggiunge tra i seguaci del Movimento moderno è tuttavia dovuta anche ad altre ragioni, altrettanto importanti. Le nuove tecniche costruttive richiedono nuove forme - come viene chiaramente evidenziato nel progetto di Mies van der Rohe per un edificio per uffici in calcestruzzo armato del 1922 - oltre a una nuova organizzazione spaziale e in pianta. In Europa, l'idea di F.L. Wright della pianta libera cade su un terreno fertile e viene ulteriormente sviluppata da Mies van der Rohe con il concetto dello spazio fluido, che compare per la prima volta nel 1923 nel progetto per una casa di campagna in mattoni e trova la sua più coerente applicazione nel padiglione per l'esposizione di Barcellona. La soletta della terrazza ampiamente aggettante riflette il continuo passaggio tra interno ed esterno esistente in pianta. La praticabilità dei tetti viene posta in primo piano anche da altri architetti, come i già menzionati Adolf Loos e Le Corbusier. Nei 1929 Richard Dòcker pubblica il suo libro Terrazze, nel quale dimostra, sulla base di propri edifici e progetti, la necessità di solarium per gli ospedali, ma anche la comodità dei giardini pensili nelle abitazioni private.

Inoltre, è la fede non ancora offuscata nel progresso tecnico e nell'industrializzazione che esercita un influsso determinante su molti architetti, spingendoli a optare per la terrazza. Proprio sotto la spinta dell'urgenza e della necessità di un'edilizia abitativa di massa, l'avanguardia ritiene che le coperture debbano essere orizzontali, coerentemente con il livello raggiunto dalla tecnica nelle regioni sviluppate del mondo, e che debbano essere rese impermeabili con materiali di produzione industriale come la lamiera, l'asfalto o il cartone catramato. I tradizionali modi di lavorare artigiani vengono rifiutati in quanto sorpassati e arretrati. Ecco che cosa scrive E Schuster nel 1927 su "Das Neue Frankfurt": "Sarebbe contro qualsiasi criterio di economia e il senso tecnico della nostra epoca, che ci porterà sempre a realizzare edifici con elementi costruttivi di grande formato, posare sulle pareti realizzate con pochi movimenti di gru il vecchio tetto inclinato artigianale, con le sue colonne, staffe, capriate, tavole, mattoni e un'infinità di chiodi". L'euforia per i prefabbricati è enorme. In questa direzione molti sono gli esperimenti e i progetti, ma la grande diffusione è ancora lontana. Nel 1922 W. Gropius e Fred Forbat sviluppano un sistema modulare che non troverà mai applicazione pratica, ma prevede da tutti i lati una chiusura orizzontale, per consentire aggiunte in senso sia orizzontale sia verticale. 48

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Per affrontare la forte richiesta di abitazioni, negli anni venti in Europa si costruiscono numerosi ed estesi quartieri residenziali. Quelli più all'avanguardia hanno come caratteristica comune la terrazza, mentre linguaggio formale e atteggiamento sono affatto diversi. Si va dai quartieri voluti dall'assessore all'edilizia di Francoforte Ernst May con corpi cubici lineari che rispondono esclusivamente alla necessità di soddisfare i bisogni degli abitanti e della produzione industriale in serie, alle case a schiera di Jacobus J.P. Oud a Hoek van Holland, definite dal grande formato moderno, dove l'architetto esclude la praticabilità delle coperture per motivi estetici, fino alle monumentali ed espressive cittadelle per lavoratori decise dalla giunta socialista di Vienna. Nel 1927 sorge, organizzata dal Bauhaus, la Weißenhofsiedlung di Stoccarda, con l'intento di dimostrare le possibilità della nuova architettura. La disputa sulle coperture, che già da lungo tempo covava sotto la cenere, si accende definitivamente. Il mondo degli architetti è diviso in due, il dibattito "terrazza o copertura inclinata" diventa una questione di principio. Mentre gli uni considerano la terrazza come irrinunciabile e rispondente ai nuovi tempi e alla nuova tecnica, il gruppo più tradizionalista vede nella copertura inclinata l'espressione di un'architettura autoctona.

1.113 1.114 1.115 1.116 1.117 1.118 1.119 1.120

Ernst May, quartiere Praunheim presso Francoforte, 1926-29 Jacobus J.P. Oud, quartiere a Hoek van Holland, 1924-27 Karl Ehn, Karl-Marx-Hof, Vienna, 1927-29 Jaromir Krejcar, villa sulla Moldava, progetto, 1923 Walter Gropius e Fred Forbat, costruzioni modulari, 1922-23 Walter Gropius, casa in rame prefabbricata, 1931 WeiBenhofsiedlung, Stoccarda, 1927 Josef Hoffmann, case a schiera nel quartiere del Werkbund, Vienna, 1932

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Le strutture del Movimento moderno Nell'epoca dominata dagli architetti "classici" del Movimento moderno, quando la terrazza occupa già un posto fisso all'interno del vocabolario formale degli architetti all'avanguardia, esiste ancora una profonda spaccatura tra i desideri estetici dei progettisti da un lato e le possibilità strutturali e tecniche dall'altro. Sul mercato giungono nuovi materiali d'impermeabilizzazione e brevetti, per i quali non si sono tuttavia accumulate ancora sufficienti esperienze. Così, ii tetto in fibrocemento continua a dominare le scene fino all'inizio degli anni venti, anche se il cemento armato trova sempre maggiore impiego come parte resistente al posto dell'assito di tavole su travi. Emergono ancora grandi problemi dal punto di vista fisico e strutturale. L'isolamento termico è inadeguato, spesso viene applicato anche all'interno, e non si considera neppure il problema dei ponti termici. Per l'isolamento termico vengono impiegati prevalentemente pannelli isolanti in sughero catramato da 3-4 cm. Per evitare la formazione di condensa si crea spesso un'intercapedine aggiuntiva sotto la parte resistente, grazie a soffittature pensili con reti metalliche intonacate. Per l'impermeabilizzazione, accanto alla struttura in fibrocemento vengono utilizzati asfalto colato e, sempre più spesso, cartone catramato. Fino all'inizio degli anni venti lo smaltimento delle acque avviene ancora prevalentemente verso l'esterno, per cui il tetto è sempre leggermente inclinato (circa del 2-3 per cento) in una direzione. Ma si costruiscono già anche coperture più grandi con drenaggio interno, come nel sanatorio Schatzalp di Davos, del 1899. Nel primo numero di "Bauwelt" del 1913, Walter Spickendorff presenta varie strutture di giardini pensili. Nella Cecilienhaus del 1909 a Berlino vengono inseriti grandi contenitori murari di terra, che contengono uno strato di humus di circa 50 cm. "Dato che i punti più preoccupanti per l'impermeabilità sono i canali di gronda e le correlazioni ai setti murari, per renderli accessibili in qualsiasi momento, i camminamenti sono stati posti in questo luogo, mentre i contenitori si trovano al centro (...) Sull'imponente copertura in ferro e pietra è stato disposto calcestruzzo di scoria, lisciato con uno strato di cemento posato con sufficiente pendenza. Sopra di esso si trova un triplice strato di cartone catramato e fibrocemento, su cui sono poste le pareti dei contenitori spesse mezza pietra e dotate di colonnine di rinforzo (..,) Una struttura un po' diversa è stata utilizzata in un ampio giardino pensile della Leibnizschule a Charlottenburg (...) sulla soletta in ferro e pietra lisciata con uno strato di calcestruzzo di 5 cm è stato posto uno strato di pannelli di sughero pressato di 4 cm, il quale ha lo scopo di evitare la formazione di condensa grazie alle sue caratteristiche termoisolanti. Sopra segue uno strato più spesso di calcestruzzo di scoria, impermeabilizzato con pannelli di cemento. Per proteggere i pannelli di cemento e aumentare la tenuta si sono aggiunti due strati di asfalto colato, in considerazione delle forti sollecitazioni".

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Le coperture orizzontali in architettura

Estremamente indicativa in riferimento alla situazione tecnica negli anni venti è un'inchiesta condotta da Walter Gropius nel 1926 presso i principali architetti internazionali per "Bauwelt". A parte poche eccezioni, tutti gli intervistati ritengono di poter risolvere i problemi strutturali delle terrazze. Le diverse descrizioni della sequenza di strati e delle soluzioni di correlazione costituiscono però una chiara dimostrazione della grande insicurezza dell'epoca. Otto Haesler e Peter Behrens costruiscono ancora normalmente sul tetto in fibrocemento, rifiutato da altri a causa del marciume del legno che spesso compare dopo circa vent'anni per via della carente ventilazione. Josef Hoffmann critica la "insufficiente durata degli strati di carta e la difficoltà di determinare i punti non impermeabili". Vengono in genere consigliate coperture piene con 3-4 cm di sughero catramato come isolante termico, e 23 strati di cartone catramato quale impermeabilizzazione. I fratelli Taut giurano su una speciale tela per coperture imbevuta nell'asfalto, da associare al cartone catramato e all'asfalto colato. Anche per quanto riguarda i bordi del tetto e le correlazioni ai setti murari sottostanti vi è una grande molteplicità di opinioni. Meritano una menzione speciale i particolari, puristicamente lineari e con effetto esclusivamente estetico, di Mies van der Rohe, il quale cerca di realizzare il bordo della copertura con uno spigolo minimo. Nel 1927 viene promulgata la norma di Francoforte per i piccoli appartamenti, che si occupa in modo esauriente delle strutture delle terrazze e può essere considerata come una delle prime direttive al riguardo.

1.121

Le Corbusier, schizzo di sezione di una copertura in calcestruzzo armato con giardino pensile, "Bauwelt", 1926 1.122 Walter Spickendorff, struttura per giardino pensile della Leibnizschule a Charlottenburg (a) e della Berliner Straße (b), "Bauwelt", 1913 1.123 Bordi di coperture ai sensi della norma di Francoforte per i piccoli appartamenti, 1927 1.124 Erich Mendelsohn, proposta di bordo di terrazza praticabile (a) e nel punto di correlazione a un setto murario contìnuo (b), "Bauwelt", 1926 1.125 Richard Dòcker, sezione isometrica di un particolare del solarium dell'ospedale di Waiblingen, 1926-28 1.126 Ludwig Mies van der Rohe, bordo del tetto di una casa a corte, progetto, 1931 -34 1.127 Ludwig Mies van der Rohe, bordo del tetto della casa Farnsworth, Illinois, 1945-50 1.128 Ludwig Mies van der Rohe, bordo del tetto della Crown Hall dell'lilinois Institute of Technology (UT), Chicago, 1953 1.127

1.128

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Antologia • Dal Rinascimento a ogg

Le coperture orizzontali in architettura

Dal 1945 a oggi Negli anni cinquanta, quando il cosiddetto stile internazionale intraprende il suo viaggio trionfale per il mondo, la terrazza, uno dei suoi elementi caratteristici, si impone con prepotenza, soprattutto presso le più giovani generazioni di architetti. Negli anni della ricostruzione e del miracolo economico sorgono così ovunque numerosissimi edifici di massa costruiti in fretta e furia, le cui carenze estetiche e tecniche hanno fino a oggi danneggiato la fama della terrazza. Molti architetti impegnati ne utilizzano tuttavia in maniera coerente le possibilità estetiche e funzionali. Nella Crown Hall dell'lllinois Institute of Technology (UT) a Chicago, costruita nel 1953, Ludwig Mies van der Rohe realizza per la prima volta una struttura portante a vista. La terrazza, appesa a quattro grandi capriate d'acciaio a tutta altezza, sembra fluttuare sopra lo spazio sottostante, che

1.132

resta senza sostegni e pertanto completamente flessibile e libero per qualsiasi uso. Il padiglione tedesco dell'Esposizione mondiale del 1958 a Bruxelles si caratterizza per una particolare leggerezza ed eleganza. In facciata, gli architetti Egon Eiermann e Sep Ruf sottolineano la chiusura superiore, coerentemente sviluppata per linee orizzontali, attraverso una sottile fascia, che non è più ampia di quella di una soletta marcapiano. Un bell'esempio di terrazza praticabile in una zona a elevata densità abitativa è rappresentato dal quartiere di Halen costruito dall'Atelier 5 presso Berna tra il 1959 e il 1961. Le case a schiera disposte a tappeto si ispirano a un precedente e mai realizzato progetto di Le Corbusier. Nel museo di Oakland (1973) di Dinkeloo e Roche, il parco circostante viene intrecciato con l'edificio a terrazze attraverso giardini pensili e terrazze praticabili.

1.133

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Antologia • Dal Rinascimento a oggi

Le coperture orizzontali in architettura

Anche sull'edificio amministrativo della Centraal Beheer di Herman Hertzberger (1970-71) le coperture praticabili sono a disposizione dei dipendenti. Il concetto fondamentale del progetto è un grande edificio composto esclusivamente da piccole unità a "misura d'uomo". Questo schema modulare, dato dall'associazione di cubi di uguali dimensioni, è possibile solo in presenza di una terrazza. Lo studio Behnisch e associati utilizza in molti dei suoi edifici la possibilità della pianta libera, non ortogonale, che viene offerta dal tetto piano, con bordi aggettanti caratterizzati da una particolare leggerezza. Il giapponese Tadao Ando tratta le coperture dei suoi edifici come una quinta facciata, con una conseguente loro ponderata articolazione. Un buon esempio della possibilità di attribuire valenze estetiche anche a una copertura pensata prevalentemente a fini energetici è il padiglione Tepia (1989) di Fumihiko Maki a Tokyo. I pannelli solari sono intelligentemente integrati sulla ordinata superficie della copertura secondo criteri estetici.

1.129

Ludwig Mies van der Rohe, Crown Hall dell'IIT, Chicago, 1953 1.130 Egon Eiermann e Sep Ruf, padiglione tedesco all'Esposizione mondiale di Bruxelles, 1958 1.131 Atelier 5, quartiere Halen presso Berna, 1959-61 1.132 Studio Behnisch e associati, prospettiva di progetto per gli edifici federali di Bonn, 1987 1.133 Studio Behnisch e Partner, centro studi della chiesa regionale evangelica del Wùrttemberg, Stoccarda, 1980 1.134 Tadao Ando, casa Koshino, 1980-84 1.135 John Dinkeloo e Kevin Roche, museo di Oakland, California, 1973 1.136 Herman Hertzberger, edificio amministrativo della compagnia di assicurazioni Centraal Beheer,' Apeldoorn, 1970-72 1.137 Fumihiko Maki, padiglione Tepia, Tokyo, 1989

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Parte 2 • Fondamenti

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Struttura portante

Premessa La struttura portante di una copertura orizzontale è quell'elemento della chiusura superiore di un edificio che, oltre a definire geometricamente lo spazio, fa parte dell'involucro esterno e, in quanto tale, deve proteggere gli spazi sottostanti dalle acque piovane, dagli sbalzi di temperatura, dal rumore e dagli incendi. Queste funzioni di tipo fisico vengono assolte dai vari strati di materiali che, nel loro insieme, formano una struttura piana disposta sopra l'ordito, la quale deve essere in grado di sopportare eventuali carichi accidentali, ma non raggiunge una solidità sufficiente a essere autoportante. Essa viene sostenuta dalla struttura portante la quale costituisce così un ulteriore "strato" di protezione (nel senso più ampio del termine).

Caratteristiche 1. La struttura portante deve costituire una base stabile per gli strati isolanti o il manto impermeabile durante l'intera vita dell'edificio. 2. Oltre al peso proprio, essa deve sopportare anche quello degli strati isolanti o di impermeabilizzazione e i carichi esterni dovuti a neve, vento ed eventuali carichi accidentali. 3. Questi carichi, oltre a quelli eventualmente sospesi sull'intradosso della struttura portante (impianti, controsoffitto), devono essere totalmente trasmessi agli elementi portanti la struttura portante, nel caso più semplice sull'ossatura muraria perimetrale. 4. Eventuali deformazioni della struttura portante derivanti dalla distribuzione dei carichi non devono influenzare la funzionalità degli strati isolanti o impermeabilizzanti. 5. Eventuali deformazioni della struttura portante non devono provocare alcun danno fisico o statico nel punto di correlazione tra elementi orizzontali e verticali, ovvero nella zona del piano d'imposta. Ciò vale anche per l'intradosso della struttura portante, quando viene suddiviso in pianta. 6. La struttura portante può pure essere sottoposta a deformazioni indipendenti dai carichi primari, che possono sopraggiungere per via di cambiamenti di temperatura o umidità, oppure essere legate ai materiali, come scorrimenti, contrazioni o dilatazioni. In tal caso, le deformazioni devono essere contenute entro limiti di sicurezza o neutralizzate strutturalmente.

Oltre a soddisfare i precedenti requisiti, la struttura portante può fungere da lastra orizzontale con funzioni di isolamento acustico, termico e di protezione antincendio.

I carichi I carichi costanti derivano dai volumi e dal peso specifico degli elementi. II calcolo dei carichi di neve è regolato dalla norma DIN 1055, parte 5; si fa riferimento alla zona di carico nevoso (da I a IV) e all'altitudine sul livello del mare. Valore medio 0,75 kN/m 2 , valore massimo 5,50 kN/m 2 . Le spinte del vento (DIN 1055, parte 4) sui tetti con pendenza fino a 25° compaiono solo come risucchio, pertanto nelle coperture pesanti non interviene alcuna sollecitazione negativa. Il risucchio del vento può avere una certa importanza per le coperture leggere e, in determinate circostanze, per la sicurezza del manto di copertura. Tra gli 8 e i 20 m di altezza dell'edificio sul terreno il risucchio del vento ammonta a 0,48 kN/m 2 di superficie di copertura, in caso di edificio chiuso. Nei padiglioni aperti il carico verticale del vento verso l'alto aumenta da 0,48 kN/m 2 a 1,12 kN/m 2 a causa della pressione aggiuntiva che il vento stesso esercita contro l'intradosso della copertura. Questo è un aspetto da tenere presente durante la progettazione, se non si può escludere un successivo mutamento della destinazione di un edificio parzialmente aperto. Nelle zone marginali e angolari della copertura (figura 2.1.1) si hanno i valori dì risucchio più elevati; per il bordo si può giungere fino a 1,36 kN/m 2 e per gli angoli fino a 2,40 kN/m 2 . Per gli edifici di altezza inferiore a 8 m, i dati precedenti devono essere moltiplicati per un fattore 0,625; per gli edifici di altezza compresa fra 20 e 100 m (20 m < h < 100 m) si applica un fattore 1,375.

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Struttura portante

Fondamenti

Per quanto riguarda i carichi accidentali sulle coperture orizzontali o inclinate fino a 1:20, la norma DIN 1055, parte 3, prescrive: in caso di tetti praticabili di case a terrazza e nei giardini pensili, se non si hanno altri carichi più elevati, 3,5 kN/m2; in caso di esclusivo passaggio di persone 2,0 kN/m2. In entrambi i casi, a meno che non sia superiore, non si deve aggiungere il carico da neve. Per le piazzole di atterraggio degli elicotteri si devono applicare 5,0 kN/m2, oppure carichi concentrati con coefficiente che dipende dal peso totale dell'aeromobile. Per le coperture di cortili atte a consentire il passaggio di veicoli e per il traffico dei carrelli elevatori valgono regole simili a quelle previste nella norma relativa al carico dei ponti, ovvero una combinazione di carichi concentrati e carico per unità di superficie. Dato che i carichi dovuti a elicotteri, carrelli elevatori e veicoli a motore (con l'eccezione dei veicoli dei vigili del fuoco) vengono classificati come in prevalenza non statici, valgono norme strutturali più elevate; per questo motivo può fallire una successiva trasformazione d'uso, anche quando dal punto di vista numerico i carichi considerati sono sufficienti. Con l'eccezione di questi carichi, tutti i carichi dovuti al passaggio di veicoli vengono calcolati come carichi per unità di superficie costanti ed equamente suddivisi.

Lo spessore strutturale necessario della struttura portante - aspetti statici Dato che il manto impermeabile e lo strato isolante sono solitamente di spessore costante e devono avere una pendenza per lo smaltimento delle acque piovane, la configurazione all'estradosso della struttura portante deve essere inclinata in una o più direzioni. La forma all'intradosso viene definita da esigenze di percezione visiva dello spazio interno, quindi si tratta generalmente di una superficie orizzontale. Nel caso più semplice, la struttura portante è pertanto una lastra orizzontale di spessore costante, che viene completata con una soletta a forma di cuneo per il raggiungimento della pendenza. Questa soletta, realizzata in una seconda fase, non partecipa alle funzioni portanti della piastra. Se il colmo o vertice della pendenza si trova grosso modo al centro della soletta, è possibile integrare la soletta a forma di cuneo nella struttura portante che, in questo modo, avrà lo spessore maggiore proprio nella zona maggiormente sollecitata dal punto di vista statico. In questo modo si hanno sezioni longitudinali della lastra o delle piastre staticamente corrette come nella figura 2.1.2. Anche queste varianti come sistema statico costituiscono delle piastre orizzontali che, in quanto sostegni neutri, devono trasferire ai piani d'imposta le forze derivanti dai carichi verticali. 58

Per l'appoggio delle piastre è necessario avere piani d'imposta su almeno due bordi opposti, ma si possono avere anche piani d'imposta su tre o quattro lati. Le piastre poggiano liberamente sugli elementi portanti in elevazione come impalcato autoportante o sono integrate in stabilimento con essi, a formare la struttura portante di una cellula spaziale. Il trasferimento del carico è sempre collegato a inflessioni della struttura portante, che portano a spostamenti verticali nella zona di campata, a rotazioni dell'angolo del piano d'imposta e a sollecitazioni di flessione (figura 2.1.3). Sui piani d'imposta si hanno sollecitazioni di compressione tra l'intradosso della struttura portante e l'angolo superiore del piano d'imposta. Le dimensioni del sistema portante sono date dalla necessità di rispettare determinati valori limite. (Le sollecitazioni tangenziali, che pure compaiono, contribuiscono solo in casi eccezionali a determinare il dimensionamento della struttura portante, in particolare la sua altezza.) I valori limite della sollecitazione di compressione ammessa risultano dalla rigidità dei materiali prescelti, mentre le pressioni ammesse sul piano d'imposta dipendono dai valori relativi al materiale più "tenero" sulla superficie di contatto. L'inflessione ammessa viene regolata dal rapporto f/l: Si garantisce in questo modo che non diventino troppo elevate sia la curvatura delle travi (e di conseguenza la deformazione del manto impermeabile e dello strato isolante), sia la torsione del piano d'imposta. Dato che il rispetto delle pressioni ammesse non determina direttamente le dimensioni delle travi 0 delle piastre, e che l'angolo di rotazione del piano d'imposta - come si mostrerà in seguito viene automaticamente limitato dal rispetto dell'inflessione ammessa, sono solo due i criteri fondamentali per il dimensionamento delle travi: la sollecitazione di flessione a e l'inflessione f. 1 rapporti essenziali tra sollecitazione di flessione inflessione f, carico q, luce I e spessore strutturale necessario h (in caso di strutture in cemento armato d) vengono spiegati portando come esempio travi su due sostegni (figura 2.1,3): questi rapporti non dipendono dai materiali impiegati. È possibile applicarli direttamente alla trancia poggiante su due lati (equivalente a una trave larga), e costituiscono anche la base per la valutazione dell'altezza strutturale necessaria delle piastre poggianti su quattro lati oltre che dei sistemi correnti e delle cellule spaziali.

Struttura portante

Fondamenti

Le due formule tecniche generali della flessione, necessarie per decidere le dimensioni o valutare le travi soggette a flessione, sono: dove M = momento flettente (kNcm) e W = momento resistente (cm3) della sezione della trave

dove E = modulo di elasticità [kN/cm? del materiale prescelto e J = momento di inerzia [cm4]

Il momento flettente M della trave continua è uguale a: M = q • l2/8, dove q rappresenta la sollecitazione sulla trave per ciascun metro lineare. Il momento resistente definisce la resistenza della trave alla flessione, e per la sezione rettangolare vale: (b = larghezza della trave, nelle piastre si sostituisce 1 m)

Il momento di inerzia definisce la resistenza alla deformazione della trave, e per la sezione rettangolare vale:

Il modulo di elasticità tiene in considerazione la resistenza alla deformazione del materiale in sé. Ecco le formule necessarie e sufficienti per le conclusioni generali (sull'esempio di una trave rettangolare che copra una singola maglia):

Indipendentemente dal fatto che per le dimensioni della trave rettangolare sia determinante il rispetto della tensione ammessa o dell'inflessione ammessa, a parità di carico e larghezza della trave, l'altezza della trave è proporzionale alla luce e un allargamento della trave è meno efficace di un aumento del suo spessore. La stessa relazione, ovvero la proporzionalità fra h e I, vale anche per le piastre e le travi in cemento armato. Nelle serie di profili a doppia T a norma nelle costruzioni in acciaio, il rapporto lineare tra I e h non vale in modo rigido; le diverse serie presentano deviazioni, che sono tuttavia limitate a valori inferiori al 10-15%. Modificare il progetto basandosi sul rapporto lineare può voler dire ritrovarsi in una classe "diversa" di profili. Un'ulteriore conclusione dalle due formule di base è questa: se la distanza dei sostegni (e pertanto il carico) viene dimezzata, lo spessore necessario varia, se è determinante la tensione, di un valore pari a 1/V 2 = 0,707 volte^jrientre se è determinante l'inflessione, di \l~\/ 2 = 0,79 volte rispetto al valore di partenza. Per l'angolo di rotazione del piano d'imposta, in caso di trave che copre una sola maglia, vale:

(3)

Sollecitazione di flessione

(1)

Se in questa equazione si introduce il limite di inflessione (2) o (2a) precedente

si ottiene: Freccia di inflessione centrale

(2)

Dato che l'inflessione ammessa non viene definita come valore assoluto, bensì in rapporto alla luce, quindi ad esempio Questi valori non dipendono dal materiale.

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Fondamenti

Struttura portante

Se pertanto si assegna a una trave diritta una pendenza dell'1,1 % (1,65%), essa presenta sul piano d'imposta inferiore una tangente orizzontale, quando si inflette sotto pieno carico, di I/300 (I/200) (figura 2.1.4). In considerazione delle imperfezioni dovute alla realizzazione, per mantenere una sufficiente inclinazione residua, si dimensionano sostegni diritti con I/300 per una pendenza della copertura pari al 2%, disposti in direzione della pendenza della copertura; I/200 è sostenibile solo a partire da una pendenza della copertura pari al 3%, per garantire ancora un perfetto smaltimento delle acque. Sa vengono assegnate delle precurvature (o controfrecce) alle travi per sopportare i carichi permanenti, valgono i valori I/300 o I/200 per l'inflessione dovuta a carico accidentale. Poiché in genere per il dimensionamento dell'altezza dei sostegni è determinante l'inflessione e non il rispetto delle tensioni ammesse, con il sopralzo è possibile ridurre lo spessore necessario dei sostegni. In caso di travi che attraversano due o più campate, i rapporti di inflessione sono più favorevoli. Sono determinanti le campate alle estremità, dove l'inflessione corrisponde a quella di una trave appoggiata con circa l'80% della luce di una campata singola, e questo significa che anche lo spessore necessario di una trave corrente si riduce a circa l'80% di quello di una trave che copra una singola campata, se per il dimensionamento è determinante l'inflessione (equazione 2a). Ma anche le sollecitazioni di flessione, a partire dalle travi che coprono tre campi, diventano inferiori rispetto alla trave che si estende su un solo campo, perché i momenti si suddividono su campate e pilastri verticali (figura 2.1.5). Se per il dimensionamento è determinante la sollecitazione di flessione, dall'equazione (1) segue che è possibile ridurre lo spessore strutturale a V0,100/0,125 = 0,89, ovvero a circa il 90% dello spessore delle travi che coprono una sola campata. Se la pianta offre o ammette questa possibilità, si deve quindi dare la preferenza in qualsiasi caso, e indipendentemente dal materiale utilizzato, a una struttura con più pilastri verticali rispetto alle strutture senza appoggi intermedi. Dato che le campate alle estremità presentano la maggiore inflessione e la sezione dei primi pilastri interni riceve le maggiori sollecitazioni di flessione, si dovrebbero ridurre le campate finali di circa 0,8 • l campate interne (figura 2.1.6) per avere inflessioni analoghe in tutte le campate e sollecitazioni di flessione equivalenti su tutti i pilastri. In quel caso l'altezza strutturale necessaria, rispetto alla trave che copre una singola sezione con interasse I, si riduce a circa il 60%, ovvero V0,08/0,125 • 100 = 80%, a seconda del fatto che per il dimensionamento siano determinanti l'inflessione o la sollecitazione di flessione, perché in quel caso si hanno gli stessi rapporti per 60

la campata finale accorciata e per le campate interne. Senza riduzione della luce delle singole campate è possibile raggiungere rapporti analogamente favorevoli se le campate alle estremità sono incastrate negli elementi verticali di sostegno perimetrali, creando cioè telai angolari; le rigidità di pilastri e travi devono'essere determinate l'una in relazione all'altra. Negli edifici di cemento armato, al posto della verifica dell'inflessione, per la piastra o trancia vale h > I/35 ovvero d ~ I/30, sempre fondamentale per il dimensionamento, h è l'altezza utile statica della piastra in cemento armato, cioè la distanza dell'asse di armatura dal bordo superiore della piastra, d lo spessore totale della piastra, che risulta da h + u, distanza dell'asse di armatura dal bordo inferiore della piastra, u è determinante per stabilire la capacità di protezione antincendio ed è composto dalla metà del diametro di armatura e dal rivestimento in calcestruzzo necessario contro la corrosione dell'armatura; per la spiegazione di Ij si veda p. 62. Il rispetto di h > I/35 ovvero d > I/30 porta a deformazioni che corrispondono a quelle delle strutture in acciaio e legno.

Deformazioni indipendenti dai carichi Di seguito vengono illustrate le influenze delle variazioni di temperatura e del ritiro del materiale. Tutti i materiali, a eccezione del legno, modificano il proprio volume in caso di variazione di temperatura. Per calcestruzzo, acciaio e, di conseguenza, anche cemento armato il coefficiente di dilatazione è pressoché identico; equivale a a = 10~5/K, ovvero 1 mm di variazione della lunghezza per una lunghezza iniziale di 10 m e una variazione di temperatura di 10 K. Invece, i coefficienti di temperatura per i muri in laterizio ammontano solo a circa il 60% e, per le pietre di sabbia calcarea e il calcestruzzo leggero, tipo calcestruzzo poroso, all'80% di questo valore. Ciò significa che nella superficie di contatto tra piastra di cemento armato e muratura appaiono sollecitazioni di taglio anche in caso di variazioni di temperatura identiche per entrambi i componenti. La situazione viene aggravata dal fatto che nella superficie centrale di entrambi i componenti la variazione di temperatura non è identica nelle varie stagioni (figura 2.1.7). Attraverso uno strato di isolamento termico posto esternamente rispetto alla piastra di copertura è possibile contenere l'eventuale differenza di temperatura tra copertura e parete entro limiti determinati. Alla differenza di temperatura sul lato inferiore e superiore della piastra sono collegate inflessioni e torsioni al piano d'imposta della piastra in cemento armato, che nel caso di edifici dotati di riscaldamento e con strato di isolamento termico

Struttura portante

disposto all'esterno, non raggiungono valori tali da dover essere considerati nella realizzazione della struttura. Se nella correlazione tra copertura e muratura si superano le sollecitazioni di taglio ammissibili, si hanno movimenti di scorrimento incontrollato che generano crepe nel materiale con minore resistenza a trazione; in genere si tratta della muratura. Questo processo determinato dalla temperatura è irreversibile. Il ritiro del calcestruzzo determina una riduzione di volume che in situazioni normali, in una piastra spessa 30 cm, si conclude dopo 4 anni, mentre in una piastra spessa 40 cm il valore finale viene raggiunto dopo circa 10 anni. L'entità del ritiro corrisponde a un calo di temperatura di 30-40 K ovvero 0,3-0,4 mm/m. Si può (e si dovrebbe) mantenere questo ritiro ai livelli minimi possibili attraverso una composizione adeguata del calcestruzzo. I miglioramenti conseguibili in questo modo contribuiscono però solo parzialmente alla soluzione del problema. L'acciaio non presenta alcun valore di ritiro, il legno nella direzione delle fibre non presenta alcun valore di ritiro rilevante dal punto di vista edile; questo vale anche per i mattoni cotti, mentre ì conglomerati cementizi possono mostrare accorciamenti dovuti al ritiro (secondo l'età al momento dell'inserimento), che corrispondono a un calo di temperatura di 20 K. Nelle coperture dotate di isolamento sufficiente, le compressioni che derivano dalle differenti contrazioni di cemento armato e muratura sono notevolmente più evidenti rispetto a quelle dovute alle variazioni di temperatura. Per ridurre gli effetti di questo processo unico (e che si riduce con il passare del tempo) delle forze di compressione tra piastra e muratura, le piastre vengono spesso suddivise in trance durante la gettata di calce-

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struzzo e nel mezzo vengono tenute aperte strisce che vengono riempite di calcestruzzo solo in un secondo tempo. Spesso si sopravvaluta l'effetto di questi "spazi di ritiro". Con una umidità relativa dell'aria del 60% il ritiro residuo di una piastra di cemento armato spessa 17 cm ammonta dopo 3 mesi ancora a circa il 60% e dopo 6 mesi al 50%; per una lastra spessa 33 cm i valori corrispondenti sono dell'80% e 70%. Gli spazi di ritiro con giunzione totale dell'armatura devono essere larghi circa 1 m, e tenerli aperti per 3 mesi o più a lungo è inconcepibile per un cantiere e secondo l'esperienza non si dovrebbe neppure fare. In nessun caso la decisione di adottare spazi di ritiro dovrebbe far trascurare ulteriori riflessioni e interventi strutturali volti a evitare la creazione di ampie crepe da compressione dovute al ritiro. In termini rigorosi, la dilatazione plastica non appartiene alle deformazioni indipendenti dai carichi. Se una trave o una piastra si trova soggetta a un carico permanente, con il passare del tempo aumenta l'inflessione, che appare subito nel calcestruzzo e in misura inferiore anche nel legno. L'aumento dell'inflessione sotto un carico permanente (ovvero il peso proprio e la quota di carico accidentale spesso presente) è crescente con l'inflessione elastica. Le inflessioni da dilatazione plastica continuano a sussistere anche una volta eliminato il carico. Nel caso del calcestruzzo, esse rappresentano un valore fino a tre volte superiore all'inflessione elastica e dipendono dalla composizione e dall'età del calcestruzzo al momento dell'applicazione del carico e da influssi ambientali come temperatura e umidità dell'aria. Le deformazioni da dilatazione plastica mostrano nel loro sviluppo un decorso simile a quello dei ritiri. Nelle travi di legno, le deformazioni da dilatazione plastica ammontano a circa una-due volte l'inflessione elastica, a seconda del livello medio di umidità e della percentuale di carico permanente rispetto al carico totale.

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Aspetti strutturali dello strato portante

Strutture piene La piastra in cemento armato

La struttura più semplice per la struttura portante è una piastra in cemento armato. Grazie all'impiego di questo singolo elemento strutturale di delimitazione spaziale è possibile avere un sostegno orizzontale del manto impermeabile e dello strato isolante e la trasmissione di tutti i carichi. Sul piano orizzontale essa esercita inoltre "automaticamente" una funzione di irrigidimento compartecipando in questo modo alla stabilità dell'intera struttura. Le varianti a, b e e della figura 2.1.2 possono essere scelte come sezioni longitudinali e trasversali per la piastra in cemento armato. Le sezioni b e e possono essere composte da una piastra staticamente efficace di spessore costante con una successiva integrazione di una soletta di copertura in cemento armato, oppure costruite con un'unica lavorazione utilizzando i casseri in maniera adeguata. La prima variante è più semplice da realizzare, ma richiede due lavorazioni, la seconda alternativa sfrutta la possibile ed esistente altezza strutturale più elevata al centro della campata e porta pertanto a una struttura più rigida. Lo spessore medio per una piastra di cemento armato portante è, secondo la norma DIN 1045 (20.1.3) in generale d = 7 cm in caso di piastre praticabili da automobili d = 10 cm da veicoli pesanti d = 12 cm Con un'adeguata distanza u dell'armatura dalla superficie esterna è possibile avere la necessaria capacità antincendio senza costi aggiuntivi, se si rispettano gli spessori minimi di

mente deriva dal rispetto delle tensioni e delle inflessioni ammesse. Sono comparse crepe nelle solette di copertura in cemento armato quando lo spessore della piastra è stato determinato sulla base delle tensioni ammesse per calcestruzzo e acciaio. Dato che il calcolo dell'inflessione negli edifici di cemento armato è molto costoso, si è introdotto quale ulteriore criterio di dimensionamento il semplice rapporto h lj/35, di regola sufficiente per garantire spessore e rigidità della piastra adeguati. In ciascun caso si deve valutare se questo requisito debba valere illimitatamente anche per le solette di copertura. Se si resta al di sotto, si dovrebbe sempre eseguire la verifica di inflessione per valutare quali siano le conseguenze strutturali dovute al valore calcolato. In generale si consiglia tuttavia di rispettare questo limite; esso garantisce che ci si muove in una situazione consolidata, e facilita il predimensionamento al momento del progetto, dato che in caso di piastre correnti, oppure che coprono una singola maglia e appoggiate senza correlazioni, esso porta sempre a spessori strutturali maggiori rispetto all'esame delle tensioni. Per la condizione h > 1/35, nella trave che copre una singola maglia I, = I, esso quindi equivale alla luce effettiva, mentre per le piastre correnti valgono i valori matematici l: = 0,8-1 per le campate esterne, I, = 0,6-1 per le campate interne. Le piastre piene in cemento armato vengono prodotte fino a circa 30 cm di spessore. In questo modo si possono coprire luci fino a (30 - 3,5) • 35/100 = 9,3 m con travi orizzontali che coprono una sola maglia e 9,3 : 0,8 = 11,6 m con travi orizzontali correnti. Trance prefabbricate di cemento armato in calcestruzzo normale

(il valore tra parentesi vale per piastre correnti; si veda la norma DIN 4102, tabella 10 con ulteriori dettagli). In considerazione dell'elevato peso proprio, dì solito è possibile ottenere la capacità fonoassorbente necessaria rispetto al rumore esterno senza ulteriori interventi aggiuntivi. Le piastre in calcestruzzo normale non forniscono praticamente alcun contributo all'isolamento termico rispetto allo speciale strato isolante, sempre necessario. Lo spessore della piastra determinato statica62

Accanto alla piastra piena in calcestruzzo gettato in opera, si hanno anche trance prefabbricate disposte le une accanto alle altre, dove la complanarità desiderata può essere conseguita con giunti tra i pannelli strutturati in maniera adeguata (figura 2.1.8). Il profilo dei giunti garantisce inoltre che non appaiano inflessioni differenziate ai lati della trancia, dovute alla differenza di carico. Nei giunti è possibile inserire ferri per armatura. In ogni caso, essi vengono sigillati con malta cementizia, cosicché non rivestono alcuna importanza per la struttura degli strati di impermeabilizzazione e isolanti.

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Trance prefabbricate in calcestruzzo poroso

Calcestruzzo leggero

I calcestruzzi espansi e i gasbeton si differenziano per il processo produttivo, non nel loro comportamento strutturale; vengono tutti compresi nella classificazione generale di calcestruzzo poroso. Composizione e processo produttivo generano un calcestruzzo ricco di pori con un peso specifico apparente basso, compreso tra 0,4 e 0,85 kg/dm3. Il calcestruzzo poroso evidenzia un isolamento termico elevato ~ 0,2 W/mK) così, al contrario del calcestruzzo normale, esso può, in aggiunta ai propri compiti di piastra portante, essere tenuto in considerazione anche per l'isolamento termico della copertura. L'indurimento a vapore a elevatissime temperature che conclude il processo produttivo genera un ritiro successivo o residuo di 0,5 mm/m, da considerare strutturalmente (per il calcestruzzo normale in genere esso è di 0,3-0,4 mm/m). Le piastre di calcestruzzo poroso devono essere prodotte solo in stabilimenti autorizzati, e sono disponibili esclusivamente come pezzi prefabbricati. Accanto alla DIN 4223 bisogna esaminare i documenti delle autorizzazioni relative, che i produttori devono essere in grado di mostrare. In linea generale si può dire che l'impiego di piastre armate in calcestruzzo poroso è limitato a carichi accidentali statici fino a 350 kg/m2. Si possono pertanto utilizzare senza limiti nelle aree praticabili delle coperture che servono esclusivamente al passaggio di persone. Inoltre, sopra spazi nei quali si riscontrano grandi quantità di vapore acqueo, ci si deve preoccupare di impedirne l'accesso nelle piastre mediante l'inserimento di una barriera contro il vapore. Secondo la DIN 4223, per le solette di copertura con luce superiore a 2 m, lo spessore minimo delle piastre è d mjn = 7 cm e lo spessore massimo è solitamente 30 cm. Per il praticabile controterra sono disponibili piastre di dimensioni fino a 75 cm. Con la struttura normale delle piastre si raggiunge F 30, ma è ottenibile anche F 180. Le piastre, come le trance prefabbricate in calcestruzzo normale, hanno una scanalatura sui lati lunghi nella quale si possono inserire i tondini per l'armatura. Questi ultimi, in quanto armatura di resistenza alla trazione della soletta, fanno in modo che le coperture in elementi prefabbricati in calcestruzzo poroso fino a 35 m di lunghezza possano sostenere le forze orizzontali (come per esempio il vento). I piani d'imposta delle piastre possono essere in muratura, cemento armato, travi di acciaio o legno. Si hanno anche solette a sbalzo. Le norme di dimensionamento garantiscono che l'inflessione sia limitata a I/300, Il rapporto d/l è tra 20 e 35. Una più severa limitazione di questo valore per scopi di pre-progettazione non è possibile, perché a causa della ridotta resistenza rispetto al calcestruzzo normale a seconda del carico e della luce, il criterio di dimensionamento può basarsi sul rispetto dei limiti di tensione o di inflessione ammessi.

Si tratta di un calcestruzzo con struttura chiusa, che si può utilizzare per le strutture in cemento armato e cemento armato precompresso. Il basso peso è ottenuto attraverso aggiunte porose. Il suo peso specifico apparente a secco oscilla tra 0,8 e 2,0 kg/dm3. Relativamente al peso, e pertanto anche alle sue caratteristiche di isolamento termico, si trova tra il calcestruzzo poroso e quello normale, oltre che in riferimento alla sua rigidità e anche dal punto di vista dell'altezza strutturale necessaria. Il calcestruzzo leggero può essere impiegato come calcestruzzo gettato in opera oppure per elementi prefabbricati. Dato che con l'aumento della porosità aumenta la capacità di isolamento termico, ma diminuiscono il peso specifico apparente e la rigidità, si deve cercare il compromesso ottimale per ogni singola applicazione. Si consiglia l'effettuazione di un numero sufficiente di test, per essere sicuri di poter soddisfare i requisiti attuali di basso peso specifico apparente 0 di elevato isolamento termico al pari della rigidità richiesta. Nel caso in cui si decida di adottare il calcestruzzo leggero, durante la fase progettuale si devono tenere in considerazione, almeno a grandi linee, le seguenti differenze tra calcestruzzo leggero (DIN 4219) e calcestruzzo normale: Il modulo di elasticità ammonta al 20-80% del valore di B 25, ovvero del calcestruzzo normale per costruzioni; le deformazioni sono conseguentemente maggiori e quindi lo è anche il necessario spessore degli elementi per il conseguimento di deformazioni identiche. I valori di dilatazione plastica sono più alti del 30%, quelli di ritiro dal 50 al 20% più elevati, il coefficiente di dilatazione termica è l'80% rispetto al calcestruzzo normale. 1 rapporti di snellezza ammessi devono essere ridotti del 10%, cioè invece di d/l > 1/30 si deve progettare d/l > 1/27, A causa della ridotta rigidità, tuttavia, non sempre questo valore è sufficiente per la verifica di tensione, a differenza del calcestruzzo normale. Si consiglia pertanto, in caso di impiego di calcestruzzo leggero, un predimensionamento con carichi e luci previste. La norma DIN 4102 parte 4 non fornisce alcuna indicazione circa lo spessore minimo in relazione alla capacità antincendio. Solai parzialmente prefabbricati

Per risparmiare sui costi di rivestimento ed evitare il trasporto di grandi pesi si adotta spesso una soluzione nella quale una piastra prefabbricata di 5-6 cm, che contiene anche l'armatura, viene integrata con uno strato di calcestruzzo gettato in opera per diventare una piastra piena (figura 2.1.9). La combinazione di elementi prefabbricati o di elementi prefabbricati e calcestruzzo gettato in opera è, in relazione allo spessore necessario della piastra, identica alle piastre in calcestruzzo gettato in opera; si devono tuttavia considerare le limitazioni relative al carico d'uso (prevalentemente p < 5 kN/m) e all'impiego in caso di carichi non statici. 63

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Piastre in cemento armato su lamierino grecato d'acciaio

Per garantire uno svolgimento rapido dei lavori vengono impiegati occasionalmente lamierini grecati in acciaio come cassero perso. La piastra viene armata normalmente. In questo caso l'altezza strutturale del profilo grecato va persa come altezza utile, dato che l'armatura può essere disposta solo sopra il profilo grecato (figura 2.1.10). È ovvio impiegare il profilo grecato come armatura della piastra in calcestruzzo. Per farlo, è necessario avere una correlazione tra lamiera grecata e piastra di calcestruzzo resistente al taglio, il che è possibile con tondini o imbutiture impresse sulle costole. L'altezza utile staticamente rilevante è quindi la distanza tra estradosso della piastra e superficie centrale della lamiera grecata. Per il sistema di copertura della figura 2.1.11 è previsto un profilato di lamiera realizzato appositamente con funzioni di cassero e armatura. Grazie al baricentro basso del profilo a coda di rondine non si ha alcuna perdita di altezza utile rispetto a una piastra con armatura normale, e lo spessore dell'intera piastra corrisponde a quello di una piastra in cemento armato. Le luci di questo sistema raggiungono gii 8,40 m. Questa copertura raggiunge F 90 senza ulteriori interventi, il profilo a coda di rondine serve inoltre ai fissaggio di controsoffitti e impianti. A causa della minore rigidità propria, queste lamiere necessitano, rispetto ai profili grecati, di interassi inferiori tra i pilastri. Solette nervate

Per ottenere una diminuzione del peso, a partire da spessori di 25 cm si può usare una soletta nervata al posto della soletta piena (figura 2.1.12). Al vantaggio del peso inferiore si contrappone lo svantaggio di una spesa di produzione più elevata. Dato che anche in questo caso si dovrebbe mantenere di regola h > ls/35, non è possibile ridurre lo spessore strutturale rispetto alla soletta piena. Da questo punto di vista è anche irrilevante se per motivi di risparmio le solette nervate vengono realizzate senza casseri a perdere con casseforme reimpiegabili in lamiera d'acciaio, legno o materie plastiche oppure se viene inserito un cassero a perdere non portante per la realizzazione di un intradosso continuo e piano o se si inseriscono casseri a perdere collaboranti in laterizio, calcestruzzo leggero o calcestruzzo. Ulteriori possibilità nascono dalla prefabbricazione parziale o totale dei travetti. Per le solette per maglia singola, le luci raggiungibili ammontano (per spessori delle solette fino a 50 cm) a (50 - 3,5) • 35/100 = 16,3 m, nelle solette correnti a 16,3/0,8 = 20 m. Il campo d'applicazione si estende fino a un carico accidentale di p = 5,0 kN/m2. Le norme antincendio relative alle solette nervate sono più complicate rispetto a quelle per la soletta piena. Solette cave

Per spessori della soletta a partire da 30 cm è possìbile risparmiare peso con la gettata in opera 64

di calcestruzzo su corpi cavi non portanti, come tubi di cartone catramato, lamiera, plastica o cilindri in materiale leggero, e ottenere un intradosso piano in calcestruzzo. L'armatura è costosa e complicata. Con spessori della soletta di 60 cm, sono possibili in linea di principio luci fino a (60 - 3,5) • 35/100 = 20 m per solette per maglia singola e 20/0,8 = 25 m per solette correnti. Questo tipo di sezione è disponibile anche in elementi prefabbricati (travi leggere). Per le proprietà antincendio, gli spessori minimi del calcestruzzo tra l'angolo inferiore del corpo cavo e intradosso della soletta devono ammontare a 70-150 mm. Anche in questo caso non è possibile ridurre lo spessore della piastra rispetto alla piastra completa. Nelle solette nervate e nelle solette cave bisogna tuttavia considerare che, con h > 1/35, a causa della minore sezione appaiono maggiori inflessioni che nella corrispondente soletta piena, dato che nella soletta piena la zona di trazione contribuisce alla rigidità, anche quando dal punto di vista del calcolo deve essere trascurata per la verifica della portata. Viene indicata la probabile inflessione. Il procedimento a piastra

Nelie piante con una grande ampiezza di soletta rispetto alla luce, in quanto travi per singola maglia o travi correnti (figura 2.1.13a) le solette in cemento armato finora trattate trasmettono i carichi solo in una direzione. Si ha così la libertà di disporre le partizioni nella direzione della portata delle piastre e, in quanto pareti non portanti, di spostarle a piacere; se invece compartecipano alla stabilità con le pareti portanti, questa libertà di disposizione viene nuovamente limitata. I sistemi direzionali delle solette nervate e delle solette forate possono comunque trasmettere i pesi solo in una direzione. Invece la soletta piena può, in linea di principio, trasmettere i carichi in due direzioni, a patto che vi sia una corrispondente armatura e piani d'imposta (figura 2.1.13b). In questo modo è possibile risparmiare ferri di armatura, ripartire i carichi al piano d'imposta in maniera maggiormente uniforme su pareti e fondazioni, ma non si ha alcuna riduzione dello spessore necessario della soletta, perché anche in questo caso per la luce più piccola si deve rispettare h I, /35. A causa della trasmissione del carico in due direzioni si hanno tuttavia inflessioni minori rispetto alle solette che scaricano in una sola direzione. In caso di rapporti di interasse superiori a 2,0, non vale la pena di scegliere un appoggio su quattro lati; più ci si avvicina al valore di 1,0, più i vantaggi collegati all'appoggio su quattro lati dovrebbero riequilibrarsi rispetto al più forte vincolo nello sviluppo in pianta. Le piastre in cemento armato richiedono particolare attenzione nella zona del piano d'imposta angolare esterno.

Struttura portante

Nella zona centrale del piano d'imposta di una piastra poggiante su quattro lati si ha un angolo di rotazione del piano d'imposta simile a quello della piastra poggiante su due lati. Se gli angoli della piastra non vengono ancorati con ulteriori interventi, si sollevano in maniera chiara e visìbile per via della deformata di inflessione (figura 2.1.14). In caso di piastra quadratica che copre una singola maglia l'entità della forza di sollevamento per angolo ammonta a circa 1/16 del carico di piastra totale, Questo evento si verifica naturalmente anche quando si "calcolano" le piastre come portanti in una sola direzione, cioè gli angoli di una piastra in cemento armato poggiante su muratura si sollevano sempre se non si effettuano interventi riequilibratori. Nelle piastre correnti sono in pericolo solo gli angoli esterni. Tra gli interventi si possono avere sopralzi o carichi sospesi alla soletta sottostante. I sopralzi rappresentano generalmente la soluzione più semplice al problema; oltre a questo, la conformazione del bordo della copertura orizzontale prevede comunemente l'elemento del sopralzo (figura 2.1.15). Se la piastra in cemento armato poggia su pareti pure in cemento armato con le quali è collegata almeno a mezzo di angolari, sono superflue ulteriori misure di fissaggio per gli angoli. Soffitti a cassettoni

Per risparmiare peso nella piastra piena tesa su due assi, è disponibile, analogamente alla soletta nervata tesa su un asse, il soffitto a cassettoni, a partire da d = 30 cm (figura 2,1.16). Il dimensionamento dello spessore avviene, come per la piastra piena, attraverso il rapporto di snellezza ammesso d/lmin > 1/30. Esistono anche soffitti a cassettoni non ortogonali e triangolari. Questi ultimi sono particolarmente adatti per le piante triangolari o esagonali. In quanto strutture a vista, i soffitti a cassettoni possono essere elementi di estetica architettonica. È in questo che si deve cercare e trovare la motivazione per il loro impiego, poiché il risparmio di peso non compensa l'aumento di spesa in fase di realizzazione. Pannelli-solaio a ordito e impalcato premontati

Per ambienti di profondità a partire dai 6 m si deve verificare se sia possibile coprire direttamente lo spazio con una piastra in cemento armato o una delle varianti esaminate in precedenza, oppure se sia meglio disporre le travi nella direzione principale di trasmissione del carico e tendere trasversalmente a esse la piastra di cemento armato. Per motivi di isolamento acustico si sceglieranno spessori della soletta pari a d > 14 cm, raggiungendo in questo modo una luce della soletta (interasse) pari a (14 - 3,5) • 35/0,8 = 460 cm (soddisfacimento del rapporto minimo dì snellezza per la campata finale della piastra corrente). Se

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per esempio la stanza è profonda 8 m, si avranno travi maestre di circa 60 cm di altezza. La piastra da condurre per 8 m dovrebbe essere una piastra da maglia singola con d = 800/35 + 3,5 = 26 cm. Si può anche scegliere tra le alternative rappresentate nella figura 2.1.17. Naturalmente questa è solo una tra le molte possibilità di realizzare la copertura con ordito e impalcato. Minore è la distanza scelta tra le travi, più piccole possono essere le travi stesse. Le altezze delle travi variano più o meno come la radice quadrata delle distanze di interasse (figura 2.1.18). L'altezza necessaria delle travi, ovvero la distanza tra lato inferiore della trave e lato superiore della soletta, deriva dalla verifica della tensione, mentre solitamente si ha il rispetto di inflessioni sostenibili. È problematico fornire a priori una regola di dimensionamento, perché esso dipende dal carico per unità di superficie sulla piastra e dall'interasse. Per un carico totale di piastra di 10 kN/m2 e un interasse di 5 m si ottiene derf = I/20 + 20 (cm). Se ci si attiene all'abbondante carico per unità di superficie di 10 kN/m2 per la soletta di copertura, e si vuole tuttavia tenere in considerazione l'effettivo interasse (diverso da 5 m), si ha derf = (I/45 + 12) VlT(con d, I in centimetri, e a in metri). La larghezza delle travi è b = 0,25 d. Decidere se si debba dare la preferenza alla piastra o al solaio a ordito e impalcato premontati, e quale distanza e altezza di trave si debbano scegliere, dipende dall'obiettivo architettonico, e anche dagli impianti. Se si deve attraversare una pianta pressoché quadrata, si può disporre anche un grigliato di ordito e impalcato che, a differenza del soffitto a cassettoni, può portare a riduzioni di circa il 65% dell'altezza strutturale rispetto al solaio a ordito e impalcato monodirezionale, mantenendo lo stesso interasse tra le travi. Ciò dipende dal fatto che per le solette nervate e, di conseguenza, nei grigliati di travi, il criterio di dimensionamento è basato sulle tensioni ammesse o possibili e non sull'inflessione. Attraverso la ripartizione del peso totale in due direzioni di scarico e l'ulteriore sostegno reciproco dell'ordito di travi sulla singola trave si hanno sollecitazioni minori. Se la larghezza minima di trave è 15 cm, in caso di adeguato rivestimento dell'armatura si può raggiungere F 90; per larghezze di trave inferiori o capacità antincendio superiori si devono prendere in considerazione le norme della DIN 4102. Impalcato compartecipante

Al posto delle travi in cemento armato che reggono la piastra in cemento armato si possono avere anche travi di acciaio. In questo caso è sempre sensato correlare le travi d'acciaio alla piastra in maniera resistente al taglio e rendere pertanto la piastra zona di flessione e compressione delle travi. 65

Struttura portante

Fondamenti

La trave d'acciaio porta a un risparmio in altezza non solo rispetto al "sistema per sovrapposizione" (figura 2.1.19) ma anche rispetto al solaio a ordito e impalcato premontati (fino al 30%). Per le travi d'acciaio si possono utilizzare i normali profilati a doppio T. Esistono inoltre travi saldate prefabbricate e travi reticolari con ala superiore ridotta, dato che questa parte della trave si trova vicino alla linea di flessione zero. La "corrente superiore" deve semplicemente fornire spazio e sezione per gli elementi di correlazione. Quali elementi di correlazione si usano prevalentemente pioli a testa semplice e, per il collegamento con le trance prefabbricate in cemento armato, anche viti. In questo modo per l'ala di compressione della trave composta sono impiegabili tutti i tipi di solette in cemento armato. A causa della sua maggiore zona di compressione, la trave composta evidenzia rispetto alla trave in acciaio una maggiore rigidità; è pertanto ragionevole utilizzare acciaio di elevato pregio. D'altro canto si deve però considerare che la trave composta è soggetta a deformazioni da dilatazione plastica, al pari delle travi in cemento armato. Per le travi perimetrali vengono spesso scelti profili a C, per via della più semplice correlazione con la facciata. In caso siano richieste per la soletta particolari proprietà antincendio, le travi in acciaio devono essere trattate con vernici tumescenti, protette dal controsoffitto o ammarrate in getto di calcestruzzo. Solai sostenuti per punti Nelle solette finora trattate si è considerato un appoggio continuo su pareti o travi maestre. È tuttavia possibile sostenere le solette in cemento armato solo per punti (figura 2.1.20). Sono possibili e comuni anche soluzioni miste, con sostegno continuo sul bordo e sostegno per punti all'interno. I pilastri possono avere sezione circolare, quadrata o poligonale. Se il sostegno si correla direttamente alla piastra si parla di soletta continua, se i pilastri all'innesto hanno profilo a cono rovescio o tronco di piramide si parla di solaio a fungo. Le linee isostatiche sulla soletta (figura 2.1.21 ) mostrano la concentrazione delle sollecitazioni nella zona delle linee di interasse tra i pilastri e sopra i pilastri. Una disposizione delle nervature adeguata a questo schema, in qualità di copertura a cassettoni "organica", è stata eseguita più volte da Nervi (figura 2.1.22), ma è troppo costosa per gli edifici comuni. Se si rende ortogonale lo schema dei momenti, si ottiene una soletta con nervature incrociate all'intradosso e strisce portanti maggiormente sollecitate sui sostegni; in quel punto le sollecitazioni di flessione raggiungono un valore di 2,1 volte superiore a quello di una soletta appoggiata con continuità. Inoltre la soletta sostenuta per punti subisce sollecitazioni di taglio nella zona del piano d'imposta. Questi due fattori fanno sì che per le solette sostenute per punti lo spessore debba essere generalmente superiore di 66

d = Ii/30. Anche i pilastri, se non è previsto un rinforzo all'innesto, devono essere realizzati con un ingrossamento a causa del pericolo di taglio, rispetto al sistema di soletta e travi maestre. Dall'elevata sollecitazione a flessione e taglio della soletta nella zona del pilastro, che ne determina il dimensionamento, deriva la necessità di evitare perforazioni verticali della soletta nelle vicinanze dei pilastri. Se fossero inevitabili, si devono includere nella progettazione a tempo debito, dato che hanno un effetto diretto sullo spessore della soletta e sul diametro dei pilastri. Il pericolo di taglio ha inoltre come conseguenza il fatto che i sostegni perimetrali e angolari debbano essere spostati all'interno della soletta, e quindi non stare a livello dell'angolo esterno, per non ridurre il cono di perforazione. Lo spessore minimo delle solette è di 15 cm. Solette precompresse Negli ultimi anni negli edifici con solette dalla luce molto ampia si è talvolta adottata la precompressione fuori opera. In precedenza questa operazione era limitata essenzialmente a elementi prefabbricati (solette, travi) che venivano prodotti in stabilimento sulla pista di precompressione. Questo tipo di sviluppo è diventato possibile grazie alla creazione dei princìpi tecnici per la precompressione, che si posiziona tra il calcestruzzo armato e il cemento armato precompresso, da alcuni decenni utilizzato soprattutto nella costruzione di ponti, con precompressione limitata o completa. Nelle solette sostenute per punti, in particolare quando evidenziano grandi aggetti, si hanno notevoli inflessioni. Ciò complica di molto le correlazioni alla facciata. Dato che la precompressione contrasta i carichi diretti verso il basso dovuti al peso proprio, e li compensa o addirittura li sovracompensa, vengono eliminate anche le inflessioni di dilatazione plastica dovute al tempo. Sebbene il peso proprio e la precompressione si compensino, parzialmente o totalmente, nel loro effetto flettente, resta la sollecitazione di compressione creata dalla precompressione nel calcestruzzo, la quale fa sì che non si creino fessurazioni nel calcestruzzo. L'intero profilo del calcestruzzo si contrappone quindi alle deformazioni dovute ai carichi accidentali: le inflessioni dovute ai carichi mobili diventano inferiori rispetto al cemento armato. I cavi tensili si concentrano maggiormente proprio nelle zone delle linee isostatiche sopra i pilastri della soletta continua, dove si hanno le sollecitazioni maggiori. Mentre le deflessioni verticali da deformazione plastica dovute ai carichi permanenti vengono ridotte in maniera decisiva dalla precompressione, aumentano gli accorciamenti del calcestruzzo a livello della soletta dovuti al ritiro, al di là degli accorciamenti da deformazione plastica ed elastica dovuti alla pressione da precompressione.

Struttura portante

Fondamenti

L'ordine di grandezza dell'accorciamento elastico dovuto alla precompressione è intorno a 0,1 mm/m e l'ulteriore accorciamento dovuto a deformazione plastica è di 0,2-0,3 mm/m. Ciò fa sì che i movimenti orizzontali della soletta nelle zone lontane dai punti di fissaggio diventino considerevolmente superiori a quelli delle solette in cemento armato. Sono pertanto da evitare in queste zone i ritti, e si devono favorire i movimenti, senza vincoli. Il guadagno nei riguardi della deformazione verticale, dell'assenza di fessurazioni e in misura minore anche dell'altezza della struttura, che si ottiene impiegando calcestruzzo di livello superiore e precompressione della piastra, obbliga d'altra parte a maggiori interventi costruttivi per evitare o almeno ridurre le compressioni non desiderate dovute ai maggiori accorciamenti a livello della piastra rispetto al calcestruzzo armato non precompresso. Se si prende in considerazione una soluzione con tetto precompresso, è inevitabile fin dall'inizio una intensa collaborazione tra l'architetto e l'esperto strutturista, perché è possibile raggiungere un buon risultato, tecnicamente e dal punto di vista dei costi, solo se si esaminano le condizioni ulteriori poste dalla precompressione nella configurazione di pianta, e in particolare nella disposizione di pareti e vani rigidi. Il modo migliore per spiegare le varie possibilità è un esempio. Si tratta del nuovo edificio amministrativo della EVI (Energie- und Verfahrenstechnik) di Stoccarda, costruito nel 1989. La figura 2.1,23c mostra una sezione, la figura 2.1.23a la pianta dell'edificio. Per soddisfare il desiderio del committente di una pianta libera, si è dovuto prevedere un numero di sostegni quanto più possibile ridotto, a grande distanza dalla facciata, e una struttura dei solai priva di travi maestre. Si è scelta una griglia di pilastri di 8,64 • 8,64 m con un aggetto libero di 3,60 m, pertanto di 5,10 m oltre l'angolo. La prevista facciata a cortina in vetro e metallo richiedeva per la soletta continua spessa 30 cm una limitazione dell'inflessione sull'estremità aggettante libera di 15 mm. Era possibile raggiungere questo valore solo con la precompressione della soletta, che compensa ampiamente le inflessioni dovute ai carichi permanenti. La precompressione ha determinato e consentito (figura 2,1.23b) una realizzazione finale senza giunti della copertura di circa 3000 m2. La compressione elastica della soletta a livello della piastra (dovuta alla precompressione) e le corrispondenti compressioni da deformazione plastica hanno portato, insieme al ritiro del calcestruzzo dovuto alle grandi dimensioni della pianta, a notevoli movimenti orizzontali delle solette e della copertura nelle zone marginali della pianta. 67

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Struttura portante

I sostegni dei piani sono stati realizzati con snellezza tale da poter seguire questi movimenti senza sollecitazioni troppo elevate. Per un edificio di queste dimensioni erano tuttavia necessari anche irrigidimenti orizzontali adeguati, in questo caso garantiti dal nucleo centrale dell'ascensore e da quattro torri circolari per le scale. D'altra parte gli elementi di irrigidimento, che sono stati suddivisi su tutta la pianta per motivi funzionali e statici, non dovevano ostacolare i movimenti orizzontali delle piastre precompresse in modo da provocare danni. Si è raggiunto questo obiettivo separando le solette sulle torri circolari in una direzione assiale e appoggiandole su mensole (figura 2.1,23a). In questo modo si è mantenuto l'effetto dei cinque elementi di irrigidimento, senza fare nascere compressioni dannose causate dall'impedimento dell'accorciamento delle solette dovuto alla precompressione e al ritiro. Poiché i cavi tensili sono ancorati solo alle estremità, con questa tecnica costruttiva non è possibile, come nel caso del normale cemento armato nervato, effettuare perforazioni successive e tagliare i cavi: essi perderebbero la loro efficacia per l'intera lunghezza. Le perforazioni devono essere pertanto progettate con esattezza e in anticipo, e successive rientranze sono limitate alle superfici tra i cavi tensili, il che presuppone una precisa conoscenza della loro esatta collocazione. Dato che i cavi sono molto sensibili ai danni - anche superficiali - si devono prendere in considerazione anche limitazioni relative al successivo inserimento di tasselli. Una progettazione di questo tipo è quindi molto difficile per architetti, progettisti strutturisti e responsabili degli impianti, Lo stesso vale per l'esecuzione della costruzione e la sua documentazione. I giunti necessari

Le rotazioni angolari dovute ai carichi permanenti e accidentali portano in qualunque sostegno neutro ad aperture nella zona del piano d'imposta (figure 2.1.3 e 2.1.24). Inoltre, come spiegato nel paragrafo Deformazioni indipendenti dai carichi, le variazioni di temperatura e il ritiro (e in caso di precompressione anche la deformazione plastica) 68

portano a variazioni della lunghezza di qualsiasi struttura in cemento armato a livello della piastra. Ciò provoca movimento tra la piastra di copertura e gli elementi che la sostengono. Nel caso ideale, ovvero quando avvengono senza ostacoli, questi movimenti relativi possono essere determinati con sufficiente precisione. I possibili effetti delle deformazioni dovute ai carichi e di quelle indipendenti da essi si riferiscono al tipo di sostegno: gli accorciamenti rappresentati nella figura 2.1.25 si sovrappongono, nel loro effetto sulle pareti perpendicolari alla direzione del movimento, alle deformazioni mostrate nella figura 2.1.24 dovute alla rotazione del piano d'imposta. Le pareti longitudinali, in caso di correlazione fissa tra soletta e setti murari, vengono sollecitate a taglio unitamente alla "deformazione della soletta" secondo la figura 2.1.24: in caso di compressione di una determinata entità, ciò porta alla fessura di taglio rappresentata schematicamente nel muro (figura 2.1.25). Se si cerca di definire sistematicamente i dati del problema, bisogna partire dai seguenti dati: gli accorciamenti da ritiro sono un processo irreversibile, che viene tuttavia ripartito negli anni. Dal punto di vista temporale, esso avviene parallelamente nei solai intermedi e sulla piastra di copertura, se il processo di costruzione non è stato interrotto per lunghi periodi. Dal punto di vista pratico, non si hanno quindi movimenti relativi significativi tra le solette in cemento armato dei singoli piani. Gli ostacoli tra muratura e piastre in cemento armato sono più o meno uguali per ciascun piano. I movimenti vengono accompagnati con giunti di dilatazione verticali che corrono dalla soletta di copertura fino alle fondazioni; le distanze di questi giunti di dilatazione arrivano secondo l'esperienza fino a 30 m. Attraverso questi giunti si accorciano le lunghezze degli elementi in cemento armato sottoposti alle deformazioni (essenzialmente agli accorciamenti) e si riducono nella stessa misura i loro movimenti marginali, che sono proporzionali alla lunghezza.

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Struttura portante

In caso di setti in cemento armato l'unico ostacolo è dato dalla fondazione, e pertanto le distanze dei giunti di dilatazione possono essere maggiori, a patto che vi sia un'armatura di ritiro strutturalmente adeguata. La soletta di copertura è soggetta nelle varie stagioni a movimenti aggiuntivi dovuti alle maggiori differenze di temperatura rispetto alle solette dei piani (figura 2.1.25). L'entità di queste differenze di movimento dipende dall'andamento delle temperature negli ambienti interni e dall'isolamento termico della soletta di copertura. Se la soletta di copertura in cemento armato poggia su muratura, è possibile porre rimedio al problema separandola ulteriormente con giunti verticali, che possono persino attraversare la muratura fino alla soletta dell'ultimo piano (figura 2.1.26). Se si suddivide la soletta di copertura in parti ancora più corte, si può rinunciare al giunto (non poco problematico) nella muratura. In caso di lunghezze di movimento superiori ai 6 m, ai sensi della DIN 18.530 è necessario eseguire calcoli matematici. Nel concreto, i giunti nella copertura tra i giunti verticali di dilatazione sono spesso più difficili da realizzare di quanto lascino prevedere gli schemi (figura 2.1.27), ed essi interrompono il capochiave che viene solitamente integrato nella soletta in cemento armato, limitando così l'effetto di irrigidimento della soletta di copertura a ciascuna sezione. Se non sono presenti in ogni sezione tre pareti che non si intersecano nello stesso punto e non sono parallele (e che stabilizzano da sole qualsiasi sezione), sono necessarie delle travi circolari per l'irrigidimento della muratura sottostante la soletta dell'ultimo piano, che devono estendersi come sostegni neutri orizzontali da una parete di irrigidimento alla seguente. Ciò significa anche per esempio che le finestre non possono estendersi fino all'intradosso della soletta di copertura. Poiché l'ampiezza di tutti i giunti della soletta di copertura si modifica costantemente in relazione alle dilatazioni e ai ritiri della piastra, questo fattore dev'essere tenuto presente nella realizza-

zione dello strato isolante e del manto impermeabile, i quali devono poter seguire senza danni questi movimenti nel corso del tempo. Per questo motivo, e perché comunque è sempre necessario un capochiave sotto la soletta di copertura, è strutturalmente più semplice e pertanto raccomandabile rinunciare a ulteriori giunti verticali nella soletta di copertura, e appoggiarla a scorrimento libero su tutte le pareti portanti e/o di irrigidimento (figura 2.1.28) realizzando solo, possibilmente al centro della pianta, il contatto diretto con almeno tre setti murari. Appoggiando la soletta in questo modo, la lunghezza di dilatazione possibile (ovvero la distanza dal punto di quiete del movimento) è praticamente illimitata, nella misura in cui il movimento venga seguito dalla facciata a cortina. Se la soletta di copertura poggia su una colonna interna (vano scale, pozzo dell'ascensore e degli impianti) e su pilastri in cemento armato, è possibile rendere più sottili i sostegni, dato che la colonna assorbe i carichi orizzontali. Se è possibile creare un profilo rettangolare per i sostegni, il lato corto dovrebbe essere disposto nella direzione del punto di quiete (figura 2.1.29). Se gli element di irrigidimento sono i setti murari in cemento armato, in caso di edifici sviluppati in lunghezza non è necessario disporre le tre partizioni necessarie (che sono "deboli" perpendicolarmente alle partizioni) al centro della pianta, come mostra la variante nella figura 2.1.29, Note circa la costruzione dei piani d'imposta

In caso di luci superiori ai 6 m le solette devono appoggiare per quanto possibile al centro sulle pareti ovvero sui capochiave o sulle travi circo' lari. È possibile inserire strisce di neoprene, che ammettono anche spostamenti minimi tra copertura e parete, senza che l'accoppiamento di forza vada perso. In caso di disposizione a scorrimento bisogna fare attenzione che siano presenti due piani di scorrimento, dotati di strati aggiuntivi elastici, in modo che le inevitabili non-planarità non ostacolino la capacità di scorrimento.

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Struttura portante

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Strutture in legno (5a']

Altezza necessaria

Per le travi di legno a sezione piena della classe Il vale, secondo la norma DIN 1052, aamm = 1,0 kN/cm2, ed E = 1000 kN/cm2. L'inflessione elastica ammessa ammonta a I/300 (DIN 1052, tabella 9). Se si inseriscono questi valori nelle equazioni (1) e (2a), si ha:

(1a)

(4) e da:

(2a)

Da questi valori derivano i seguenti postulati relativi alla fase preprogettuale. L'altezza minima per le travi neutre con interasse di 75 cm ammonta a h 1/20, ed è sempre determinante la prova di inflessione. Per le travi a sezione piena in legno lamellare questo valore aumenta, secondo l'interasse e il carico, fino a h 1/10. Per questi sostegni fortemente sollecitati solo il calcolo statico mostra se per il dimensionamento è determinante la tensione o l'inflessione. Un ulteriore criterio progettuale deriva dal fatto che i profili a sezione piena sono economici fino a 20/26 cm, per h = I/20: la luce delle travi, che è raggiungibile con interasse di 75 cm con profili a sezione piena, ammonta a circa 5 m. Se nelle equazioni (4) e (5) la larghezza delle travi viene uguagliata all'ampiezza del carico, cioè se si parte dal fatto che trave giace su trave, si ha un carico alla copertura 4 kN/m2:

(5) Se sulla copertura si pongono carichi da 4 kN/m2 a 6 kN/m2 e per l'interasse si utilizzano delle travi da 0,75 a 5 m, si hanno carichi di trave compresi tra 3,0 kN/m e 30 kN/m. Per l'interasse minore le travi devono essere larghe 12 cm, per quello maggiore 20 cm.

(4b)

(5b) Da (4), rispetto della tensione ammessa, si ha:

(4a)

Da ciò si possono derivare le seguenti situazioni: Diventa evidente la limitazione dell'inflessione a criterio di dimensionamento; la tensione, che secondo l'equazione (1) è inversamente proporzionale al quadrato dell'altezza, viene utilizzata per (38/58)2 • 100 = 42%. La riduzione dell'altezza strutturale a

• 100 = 52% viene acquisita con

un aumento di materiale pari a

(5a)

Se si pongono realisticamente, per il carico massimo sulla soletta e l'interasse maggiore, i valori per il legno lamellare della classe I (aamm = 1,4 kN/cm2 ed E = 1100 kN/cm2), si modifica il secondo valore delle equazioni (4a) e (5a) in:

(4a')

70

• 100 =

330%. È quindi corretto po'rre le travi a distanza e realizzare la chiusura spaziale con un rivestimento appoggiato nella parte superiore. Dall'equazione (5b) è possibile anche derivare che quanto viene richiesto nelle "direttive sulle coperture orizzontali", ovvero un assito di 24 mm non piallato o di 22 mm piallato, è sufficiente solo per interassi di circa 75 cm (38 • 2,2 = 80 cm). Non si deve considerare l'effetto delle travi correnti, e si deve essere in grado di assorbire anche un "peso uomo" puntuale di 100 kg, in caso di lavori di riparazione, senza che si verifichino inflessioni dannose per il manto impermeabile e lo strato isolante.

Struttura portante

Sostegni per la copertura in legno

Il primo "ordine di sostegni" sotto il manto impermeabile e lo strato isolante deve essere piano. Accanto alle tavole rese solidali con giunto a maschio e femmina vengono utilizzati anche i pannelli di legno compensato impiallacciato secondo la norma DIN 68.705, parte 3, e lastre in materiali base legnosi secondo la norma DIN 68.763 - parimenti immaschiettate. Nell'impiego di queste tavole bisogna considerare che le sollecitazioni di flessione ammesse, perpendicolari alla direzione dei fogli per impiallacciatura nel caso di pannelli di legno compensato impiallacciati, ammontano solo a circa il 40% e le tensioni ammesse delle lastre in materiali base legnosi sono limitate al 20-45% di quelle delle tavole a sezione piena. Dato che anche i moduli di elasticità sono più bassi (80-55% in caso di tavole impiallacciate, 32-12% per le lastre in materiali base legnosi, sempre riferiti alle travi a sezione piena), si devono calcolare spessori più elevati delle lastre rispetto alle tavole. Il primo ordine di travi, a distanza di 75 cm a causa dell'impalcato, viene di regola costruito in travi a sezione piena di h > I/20. In questo modo, per i sostegni che coprono una maglia singola si possono raggiungere luci fino a circa 5 m, e per le travi correnti luci laterali di 6,50 m. Lo sviluppo di travi correnti è consigliato quando la pianta offre un piano d'imposta intermedio, e per motivi economici in qualsiasi caso. Dato che sono raramente disponibili travi di lunghezza superiore agli 8 m, le travi correnti (travi Gerber o sistemi di arcarecci accoppiati) possono essere funzionali. Dato che il dimensionamento può avvenire per pieno carico, nei sistemi Gerber le "articolazioni" vengono disposte in modo tale che metà del momento flettente delle travi che coprono una singola maglia venga assegnato alla sezione trasversale dei sostegni e del centro della campata. La campata finale deve essere tuttavìa rinforzata: si deve pertanto cercare di accorciarla. Gli arcarecci accoppiati hanno il vantaggio economico di avere una sezione doppia nell'ambito dei grandi momenti di sostegno rispetto alla campata. La loro connessione con due pioli di struttura particolare o bulloni passanti è relativamente semplice. Se per i piani d'imposta delle travi vengono richiesti interassi maggiori di 5,0 o 6,50 m, si scelgono travi in legno lamellare a sezione rettangolare, travi composte (figura 2.1,30a) o sostegni a traliccio. Se le travi composte non vengono incollate, ma collegate con mezzi meccanici (bulloni passanti, bulloni particolari, chiodi), in caso di sollecitazione di flessione tra i vari elementi della sezione si hanno movimenti relativi, Gli elementi esterni cercano di sottrarsi alla sollecitazione: la sezione intera diventa maggiormente cedevole e perde con la sua rigidità anche la resistenza alla flessione. In genere si devono scegliere travi più grandi piuttosto che travi con una

Fondamenti

sezione incollata. Per le travi reticolari, direttamente poste sotto l'impalcato, si usano soprattutto travi in serie prefabbricate (figura 2.1.30b). Per una sollecitazione alla trave di 2,0 kN/m si hanno, per luci tra 5,0 e 10,0 m, altezze necessarie di trave dì circa h = 1/15. Per queste travi si devono tenere in considerazione le limitazioni riportate sulle autorizzazioni: altezze massimali di trave 80 o 100 cm, luci massime 15-20 m e impiego solo in caso di sollecitazione permanente e carico accidentale fino p = 5 kN/m2. Se con un ordine di travi sotto l'impalcato si dovessero superare luci maggiori, si consiglia l'impiego di capriate in legno lamellare, il cui utilizzo ha un senso economico a partire da distanze di 1,25 m, raggiungibili con impalcato rinforzato. Se si progettano maggiori interassi, nel caso di grande luce di capriata, l'impalcato viene posto in direzione della capriata e sopra esso viene disposto ortogonalmente un "ordine di travi maestre". Per l'ordine di travi maestre (travi di primo ordine), si utilizzano tutti i sostegni descritti in precedenza, e per le travi di secondo ordine soprattutto le travi in legno lamellare (figura 2.1.31) e tutti i tipi di travi reticolari. Le travi in legno lamellare raggiungono, con una - possibile - scelta accurata del materiale delle singole tavole e nonostante la perdita in sezione dovuta alla giunzione a coda di rondine delle singole tavole, tensioni superiori ammesse rispetto alla sezione piena. Nella scelta a favore di travi in legno lamellare non si dovrebbero progettare larghezze superiori a 20 cm, poiché altrimenti diventano necessarie le scanalature di scarico o un numero superiore di tavole per strato, e ciò si ripercuote chiaramente sul prezzo per metro cubo. Talvolta si possono prendere in considerazione travi gemelle, collegate a mezzo di bulloni passanti o bolzoni. I dimensionamenti di sezione si aggirano solitamente intorno a (12 ./.20)/230 cm, ma si sono già prodotte sezioni fino a 3,0 m di altezza e 35 m di lunghezza. Si può facilmente tagliare una trave in legno lamellare con briglie parallele per eliminare la pendenza della copertura negli ambienti interni) (si veda il volume Atlante del legno in questa collana). La conformazione delle travi reticolari è così ricca di varianti che in questa sede si possono fornire solo alcune note sistematiche. Per le coperture orizzontali vengono utilizzate travi a briglie parallele oppure - quando la briglia superiore segue l'inclinazione del tetto - travi con sezione longitudinale trapezoidale. Alcuni sistemi sono evidenziati nella figura 2.1.32. Per la sezione (ed eventualmente la scelta del materiale) della singola asta è importante sapere se l'asta verrà sollecitata a pressione o a trazione. Questo criterio deve essere seguito anche quando si devono scegliere correlazioni che possono sostenere solo la pressione (calettatura e giunto a dente). Le aste soggette a trazione possono essere prodotte con tavole senza puntellatura trasversale reciproca o in acciaio (tondino di acciaio, barra piatta, funi). 71

Struttura portante

Fondamenti

La struttura della trave reticolare viene fortemente influenzata dal connettore scelto e viceversa. Ovviamente non tutti i nodi devono essere strutturati con lo stesso connettore. La norma fondamentale per l'edilizia in legno, la DIN 1052, prevede come connettore: • giunto a dente o a doppio dente (come unico giunto rimasto di carpenteria); • calettatura; • bullone passante; • perno di tipo speciale; • piastre metalliche, per tutte le sezioni squadrate delle singole aste; • chiodi per tavole su sezione squadrata o tavola su tavola. Accanto alle giunzioni legno-legno, nel caso di maggiore trasmissione delle forze svolgono un ruolo sempre più importante le giunzioni legnopiastre di acciaio-legno. La figura 2.1.33 mostra la possibilità dì realizzare un nodo in modi diversi, a patto che tutte le altre condizioni restino invariate. In caso di piante squadrate ci si pone fondamentalmente la questione se un grigliato di travi possa portare a risparmi nell'altezza strutturale, e se esso possa essere interessante dal punto di vista economico ed estetico. Per le prime due domande gli esempi portano a riserve circa i grigliati di travi a sezione piena. Nel grigliato particolarmente "semplice" della figura 2.1.34, incollato fuori opera, solo la metà delle sezioni prende parte allo scarico dei pesi (una tavola su due è calettata). Nella realizzazione con nodi in acciaio essi penetrano così a fondo nelle sezioni di trave adiacente, che si deve parlare di un grigliato in acciaio rivestito di legno piuttosto che di un traliccio di legno. Inoltre, non sempre si riesce a ottenere un intradosso piano, a causa dell'elasticità del connettore, impossibile da prevedere in anticipo con esattezza. Ciò ha fatto sì che si siano costruiti "grigliati di travi" con ordine di travi efficaci solo in una direzione. Il secondo ordine "esiste" solo otticamente. Un grigliato di travi reticolari risolve questo problema, se le briglie gemelle vengono sovrapposte l'una all'altra (figura 2.1.35). Se per il grigliato si sceglie il sistema della figura 2.1.32a, si possono porre i montanti verticali soggetti a pressione, che appartengono a entrambi i reticolati, tra le briglie e realizzare diagonali in acciaio. Se le diagonali disturbano otticamente la trave reticolare, come alternativa si possono considerare le travi a tralìccio leggero. Se la trave è composta da elementi accoppiati, i montanti da elementi semplici e la briglia inferiore con uno o due tondini d'acciaio (sezione tonda), sì hanno strutture leggere e armoniche. Bisogna tenere presente che per avere un sostegno staticamente efficace della trave da parte dei montanti è necessaria una piega nella briglia inferiore a ogni

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montante. Dato che la briglia inferiore è pienamente efficace solo per carichi simmetrici, per esempio un carico uniforme, in caso di carichi accidentali molto elevati e coperture praticabili le travi reticolari hanno una resa superiore come alternativa alle travi a traliccio leggero per via dei carichi singoli che vengono applicati in posizioni casuali. Le travi di cornice e le travi Vierendeel sono difficili da costruire in legno. Correlazione dei sistemi di travi

Il rivestimento deve poggiare in qualunque caso sui sostegni di primo ordine. Il tipo di appoggio più semplice dei sostegni di primo ordine su quelli di secondo ordine è quello per sovrapposizione. In questo caso è sufficiente fissare i sostegni di primo ordine con chiodi o angolari d'acciaio. Se le travi di primo ordine hanno un impalcato inferiore, si può utilizzare la sezione libera per l'areazìone della copertura. Se non si progetta una copertura ventilata, o la differenza in altezza tra le travi di primo e di secondo ordine è sufficientemente grande anche per una copertura ventilata, e se si deve ridurre l'altezza totale della struttura, le travi di primo e di secondo ordine possono essere interposte. L'appoggio avviene nel modo più semplice con scarpe metalliche, praticamente disponibili per qualsiasi forza al piano d'imposta. Lo svantaggio di questa soluzione sta nel fatto che le travi maestre agiscono come travi che coprono una singola maglia e devono pertanto essere più alte che se fossero travi correnti. Irrigidimento

L'impalcato del tetto in tavole non rappresenta un piano rigido, in quanto i giunti tra le assi si possono aprire per ritiro e la correlazione con chiodi di impalcato e ordito non assicura la rigidità agli angoli. Per avere un piano rigido, in grado di assorbire le forze orizzontali dovute al vento e di contribuire alla stabilità generale, è possibile: • porre un secondo strato di tavole a 45° sul rivestimento perpendicolare alle travi • al posto dell'impalcato di tavole avvitare un rivestimento di lastre sfalsate o fissate con chiodi speciali. Con queste due varianti l'intera superficie del tetto diventa un piano unico. Per ottenere lo stesso scopo è sufficiente anche creare in ogni direzione dell'edificio una campata rispetto alle travi orizzontali. Ciò avviene nella maniera più semplice, disponendo sotto il rivestimento diagonali doppie in acciaio piatto, che rendono il sistema ortogonale di travi un traliccio orizzontale (figura 2.1.36).

Struttura portante

Le travi, disposte verticalmente rispetto al traliccio, devono essere correlate fino al perimetro in maniera resistente alla trazione e alla compressione. In caso di grandi dimensioni si devono avere veri e propri tralicci orizzontali. Per ancorare la copertura di legno e irrigidire le pareti, è necessario prevedere sempre un cordolo in cemento armato durante la realizzazione delle pareti. Stabilità

Travi più snelle di h/b = 4 corrono il pericolo di rovesciarsi. Almeno nelle sezioni di testa, esse devono essere ancorate contro il ribaltamento (abbattimento): ciò può essere fatto con supporti a forcella o con un incrocio nella sezione d'appoggio. Si deve determinare se sono necessari ulteriori ancoraggi contro il ribaltamento tra gli appoggi. In questo caso vale la relazione: quanto meno le travi vengono sfruttate in termini di flessione, ovvero quanto più basse sono le sollecitazioni di flessione, tanto maggiori devono essere le distanze delle puntellature contro il ribaltamento. In caso di sfruttamento completo di flessione, gli interassi tra i punti di irrigidimento devono essere pari a circa 21 • b, dove b è la larghezza della trave. Si deve tener conto di questo problema soprattutto quando la trave si trova sopra la superficie del tetto, perché in questo caso non è possibile sostenere o appendere la zona di compressione della trave a un nucleo rigido. Giunti, sopralzi, perforazioni

Come già esposto nel paragrafo Deformazioni indipendenti dai carichi, il legno non reagisce alle variazioni di temperatura con variazioni nella lun~ ghezza, e anche gli accorciamenti da ritiro in direzione delle fibre, ovvero della lunghezza, sono praticamente uguali azero. Uno "strato" in legno può essere pertanto realizzato nelle dimensioni volute senza giunti. Nelle coperture orizzontali si devono studiare con particolare attenzione le deformazioni da dilatazione plastica, in particolare quando una percentuale elevata del carico è rappresentata da carichi permanenti. L'altezza delle travi in legno lamellare e reticolari può essere aumentata, e in caso di grandi deformazioni da dilatazione plastica e impiego di travi in legno a sezione piena si devono prevedere tavole di spessore tra impalcato e travi maestre, travi di sufficiente rigidità, o di altezza maggiore. Le perforazioni verticali tra le travi attraverso il sistema di legno della copertura sono possibili senza alcun problema fino a una larghezza pari alla distanza tra le travi stesse. Se in un caso specifico questo valore non dovesse essere sufficiente, è possibile realizzare un'apertura grande fino al doppio della larghezza delle travi raddoppiando le travi laterali e puntellando la trave a incastro. Se si hanno più aperture di grandi di-

Fondamenti

mensioni, l'interasse delle travi (e quindi anche le loro dimensioni) deve essere determinato sulla base di tali aperture. In caso di travi reticolari e travi a traliccio leggero, le canalizzazioni orizzontali perpendicolari rispetto alle travi di secondo ordine devono essere posizionate sulle zone aperte a vista e viceversa. In caso di travi a sezione piena in legno lamellare la norma DIN 1052 prescrive in maniera dettagliata se e come le travi debbano essere rinforzate intorno alla zona di rientranza, nel caso in cui le perforazioni abbiano un diametro superiore ai 5 cm. Le possibilità fondamentali di disposizione degli incavi nelle travi sono le stesse delle travi in cemento armato e acciaio oppure, nella direzione della lunghezza della trave, preferibilmente nel terzo centrale, possibilmente simmetricamente rispetto all'altezza della trave. Sporgenze

Poiché il legno presenta un buon isolamento termico, in caso di piani d'imposta in muratura e nelle strutture a scheletro è possibile condurre le travi lungo il piano della parete esterna senza dare origine a ponti termici. Le sporgenze in direzione del primo ordine di travi sono possibili attraverso un allungamento delle travi fino a una lunghezza di aggetto di lk ~ 0,4 • I, dove I = luce nella zona interna. Condurre verso l'esterno le travi di secondo ordine è pure possibile nella struttura a scheletro se il sistema di travi e sostegni lo consente. Isolamento termico, acustico e protezione antincendio

Per l'isolamento termico sono necessari strati isolanti, proprio come nel caso della struttura portante piena, che possono essere disposti sullo strato portante. Per via del buon isolamento termico de! legno, è tuttavia possibile disporre lo strato isolante anche sotto l'impalcato tra le travi di primo ordine. In questo modo si riduce lo spessore dell'intero "pacchetto" di copertura. L'isolamento acustico - a differenza delle strutture piene - non può essere effettuato dall'ordito, a causa del suo peso insufficiente. Sono pertanto necessari interventi aggiuntivi come, ad esempio, controsoffitti appesi all'intradosso. Protezione antincendio: le singole disposizioni sono contenute nella norma DIN 4102, parte 4. In essa vengono definite le classificazioni sulla base delle sollecitazioni da incendio (su uno o più lati), le dimensioni degli elementi e il grado di sollecitazione statica, il sistema statico, la composizione dei piani d'appoggio e delle correlazioni ed eventualmente dei rivestimenti. Per la molteplicità di parametri, in parte di natura statica, è necessario collaborare a fondo e fin dall'inizio con l'esperto strutturista. In ogni caso le travi in legno senza rivestimento possono raggiungere F 60-B, con una corrispondente riserva di sezione amm) in caso di sollecitazione totale solo con rivestimento. In 73

Struttura portante

Fondamenti

entrambi i casi bisogna fare attenzione alle dimensioni minime. Il fatto che con F 60-B sia raggiungibile anche senza rivestimento è dovuto ai fattori che illustreremo qui di seguito. Il legno è un materiale combustibile. In caso di riscaldamento si innesca una trasformazione delle sostanze lignee in carbone di legna con elevato valore di isolamento termico, ma senza stabilità. La sezione rimanente, che resta protetta contro ulteriori incendi per un tempo limitato dal carbone di legna formatosi, deve avere dimensioni sufficienti a poter mantenere la propria funzione portante per la durata voluta di resistenza antincendio. Anche le correlazioni in acciaio devono essere rivestite con uno strato di legno, che può servire da protezione una volta trasformato in carbone di legna. Una soletta appesa può garantire anche da sola la protezione antincendio, quando la specifica sia corrispondente.

Strutture in acciaio Elementi in acciaio prodotti in serie

L'acciaio è il materiale con il più elevato coefficiente di resistenza e il maggior costo per dm3. Di conseguenza, gli elementi in acciaio sono stati fin dall'inizio ottimizzati per quanto riguarda la loro sezione in funzione dell'impiego, e prodotti in serie. Costruire con l'acciaio significa quindi lavorare con prodotti industriali di serie. Una seconda caratteristica consiste nella diffusa prefabbricazione. In cantiere i singoli elementi o gruppi di elementi vengono solamente montati e correlati. Anche oggi vale la regola, che tuttavia dal punto di vista tecnico ammette alcune eccezioni, che come tecnica di correlazione si impiega in officina la saldatura e sul cantiere l'avvitamento. Le correlazioni vengono effettuate con chiodi calibrati e temprati, che trasmettono le dimensioni di sezione a loro assegnate senza variazioni di forma. Lo sviluppo della moderna edilizia in acciaio prevede che si scelgano sezioni così spesse che non si utilizzano più le piastrine di irrigidimento: una maggiore quantità di acciaio è più economica di una maggiore quantità di lavoro. Le stesse sezioni prodotte in serie sono naturalmente configurate in modo che rispondano ai loro compiti statici con una superficie possibilmente bassa in caso di altezze strutturali predeterminate. Questa forma è, per le travi sollecitate prevalentemente alla flessione su un piano, la doppia T (I), come mostra il confronto tra sezioni di altezza analoga. Una sezione di altezza determinata sollecitata alla flessione è valida quando raggiunge un elevato momento di inerzia J con una bassa superficie di sezione. Il momento di inerzia J è, secondo l'equazione (2), la misura diretta della rigidità della trave e pertanto è determinante per la limitazione dell'inflessione e della tensione.

La struttura portante superiore

La struttura portante superiore deve essere piana, in quanto base del manto impermeabile e dello strato isolante. L'elemento corrispondente alla trave a doppia T (lineare) è il profilo grecato continuo. Esso evidenzia rapporti J/A favorevoli, come la sezione a doppia T. Le lamiere grecate vengono prodotte da lamiere con spessore t = 0,80 -ri ,75 mm (le direttive sulle coperture orizzontali consigliano uno spessore minimo della lamiera di 0,88 mm, per via del pericolo di ammaccatura e di deformazione delle coperture), larghezza fra 0,30 e 0,90 m e lunghezze che vanno da 15 a 24 m a seconda del profilo. Le sezioni possibili sono mostrate nella figura 2.1.37. Per avere una superficie piana, si può disporre una soletta di copertura in cemento armato sulla lamiera grecata autoportante. La soletta di copertura può essere evitata, se lo strato di isolamento termico è resistente al calpestio. Il dimensionamento e la composizione strutturale sono in funzione delle autorizzazioni di volta in volta necessarie. Il loro rispetto garantisce che le inflessioni ammontino al massimo a f = I/300. Si deve sfruttare il favorevole effetto della continuità. Le lamiere grecate autoportanti costituiscono lo strato portante piano più leggero. Accanto a esse si usano, nella realizzazione delle travi maestre in acciaio, anche tutti gli elementi piani trattati nei paragrafi sulle strutture piene e in legno: l'impalcato di legno su travi di legno e le solette in cemento armato di qualsiasi tipo (si vedano anche le travi composte). Gli ordini di travi

Sotto lo strato piano si devono disporre travi quali ulteriori piani d'appoggio, se la luce possibile non è sufficiente a raggiungere le pareti esterne o altre pareti portanti. Per questo si impiegano in primo luogo i profilati metallici (figura 2.1.38), e tra essi i più importanti sono quelli a doppia T. a ) Trave snella a doppia T laminata a caldo, definizione: I, ala con taglio inclinato 14% h = 80-600 mm b ) Trave a doppia T ad ali larghe laminata a caldo, definizione: IPB, definizione secondo le norme europee: HE-B, ala parallela, h = 100-1000 mm c ) Trave a doppia T ad ali larghe laminata a caldo, a parete alleggerita, definizione: IPBI,

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Struttura portante

definizione secondo le norme europee: HE-A, ala parallela, h = 96-990 mm, sviluppata da b) con anime e ali più sottili, in modo da avere h minore IPBI 300 : h = 290 mm d ) Trave a doppia T ad ali larghe laminata a caldo, rinforzata, definizione: IPBv, definizione secondo le norme europee: HE-M, ala parallela, h = 120-1008 mm, sviluppata da b) con il rinforzo di anime e ali, in modo da avere h maggiore. e ) Trave a doppia T laminata a caldo, denominazione: IPE profilato europeo, sostituisce sempre più a), ala parallela, h = 80-600 mm, per questo profilato esiste inoltre una versione rinforzata ancora non regolata da norme: IPEo o IPEv (h = 120-618 mm). Se queste sezioni non sono sufficienti, si possono realizzare profili a doppia T o travi scatolate in lamiera saldata. Accanto ai profili a doppia T vi sono anche le travi a C, utilizzate in particolare unendo due C gemelle ][ o affacciate [], con altezza variabile da 30 a 400 mm. Tagliando e ricomponendo i profili a doppia T si possono creare travi con profilo inferiore orizzontale e profilo superiore che segue l'inclinazione del tetto e travi alveolari con aperture per il passaggio delle canalizzazioni lungo l'intera lunghezza delle travi, e si può raggiungere un rapporto J/A ancora più favorevole. Esse rappresentano il tipo più semplice di travi reticolari o travi Vierendeel. Esistono inoltre, in particolare per i tetti leggeri, arcarecci di lamiera formata a freddo a forma di Z. Per quanto riguarda l'altezza strutturale necessaria, cioè i profili di trave da scegliere in base alla sollecitazione e alla luce, solo una ricerca statica può fornire delucidazioni. La molteplicità di profilati disponibili per lo stesso compito come travi neutre impedisce di avere dati in qualche modo affidabili circa il rapporto h : I al quale si è in genere interessati, tanto più che le sollecitazioni per metro lineare di trave hanno ampi margini di oscillazione a seconda del peso della copertura e dell'interasse delle travi. Cosi, a parità di resistenza alla flessione, secondo l'esempio della figura 2.1.39, si hanno già oscillazioni circa la necessaria altezza del sostegno di 100 : 58 = 1,7, e se si sottopongono al confronto anche due sostegni adiacenti, il campo di variazione ammonta addirittura a 100 : 44 = 2,3. È tuttavia possibile definire con estrema facilità il profilato necessario con l'equazione (1):

16 kN/cm2 = p e r acciaio da costruzione St37

Fondamenti

per la trave che copre una maglia singola e un carico uniforme q dove M = q • l2/8, per travi correnti con M sfavorevole secondo la figura 2.1.5, ovvero con l'equazione (2):

per f/l = 1/300 ed E = 21.000 kN/cm2 si ha: J e r f =14,9-M-I[cm 4 ]; M [kNm], I [m]

2.1.39

Guadagno percentuale in altezza del profilo e aumento del peso dei diversi profili laminati rispetto I P E 500

Se si procede a un aumento dell'altezza per i carichi permanenti, per la determinazione di Jerf per le travi che coprono una maglia singola da p • l2/8, si deve determinare M sulla trave corrente per la campata perimetrale con p (0,8 • l2)/8 = pl2/12,5. Uno sguardo alla tabella dei profilati scelti permette di progettare con sicurezza. Ulteriori possibili forme di trave, in particolare quando i profili laminati non sono più sufficienti o si deve risparmiare peso (a spese dei costi del lavoro), sono tutte le forme di travi reticolari. Un vantaggio particolare delle travi reticolari sta nel fatto che è possibile realizzare facilmente aumenti di altezza, anche differenziati sulla briglia superiore e inferiore. Accanto ai profili laminati a doppia T e a C, nelle travi reticolari vengono ancora utilizzate le serie a L fino a 200 mm di lunghezza laterale in caso di lati uniformi e fino a 200 • 100 in caso di lati non uniformi, travi tubolari a sezione rettangolare fino a 260 • 260 mm e 260/180 mm, tubi con diametro fino a 508 mm, acciai piatti e sezioni circolari piene (figura 2.1.40). All'interno di una trave reticolare è possibile anche avere una combinazione dei vari profili.

2.1.40 Sezioni di travi reticolari

Le travi di cornice o Vierendeel possono essere prodotte in acciaio senza alcuna difficoltà tecnica. Le modanature tipiche di questa tipologia sono relativamente semplici da realizzare. Soprattutto a una visione diagonale, esse hanno un effetto più armonico delle travi reticolari, ma sezioni più robuste. Tutte le travi descritte vengono utilizzate sia per il primo ordine sotto la trave portante, sia per un necessario secondo ordine incrociato, quando con il primo ordine di travi non è possibile raggiungere pareti esterne o interne portanti o pilastri. A seconda della suddivisione di pianta e della desiderata disposizione dei pilastri, può essere utile o necessario anche un terzo ordine di travi (figura 2.1.41). Una variante molto usata rispetto alla trave reticolare piana è la trave reticolare spaziale a maglia triangolare, che può essere appoggiata sulla base o sul vertice (figura 2,1.42). Accanto alla realizzazione della briglia corrente con tubolari, è possibile utilizzare anche travi tubolari a sezione rettangolare e tubi a sezione circolare piena. La singola briglia può essere a doppia T, per motivi di costi e perché è possibile correlarla con mag-

2.1.41

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Struttura portante

Fondamenti

giore facilità al controsoffitto o alla superficie di copertura. In questi casi le correlazioni sono più semplici rispetto a quelle delle briglie tubolari. La trave reticolare spaziale a maglia triangolare poggiante sulla base è spesso una componente o la struttura portante dei lucernari per l'illuminazione di sale molto profonde. Il rivestimento della copertura viene sollevato da un lato e il vetro viene correlato alla seconda superficie inclinata della briglia. Piano d'imposta delle travi

La possibilità più semplice è la sovrapposizione senza piastra di irrigidimento (figura 2.1,43a) con un sufficiente spessore dell'anima. L'altezza strutturale viene ridotta quando entrambi gli spigoli superiori delle travi vengono disposti alla stessa quota. La soluzione della figura 2.1.43b è il tipo di correlazione più semplice, ma le travi di primo ordine diventano tuttavia assimilabili a travi che coprono una singola maglia, con un'altezza corrispondente. Altezze inferiori per queste travi si ottengono quando le travi sono correnti; in quel caso, il coprigiunto con le viti di fissaggio deve (poter) essere disposto nello strato superiore. Possibili piani d'imposta per una soletta con travi composte su una parete in cemento armato sono raffigurati nella figura 2.1.44. Il giunto all'angolo della linea d'imposta, che modifica la propria larghezza in caso di inflessione della trave, richiede particolare attenzione nella realizzazione dello strato di impermeabilizzazione. È meglio disporre i giunti necessari all'interno dell'edificio, correlare la piastra alla parete e appoggiare la trave in acciaio su un cuscinetto elastico in neoprene, in modo che i movimenti orizzontali associati alla rotazione del piano d'imposta si riflettano solo sull'intradosso della trave. Le correlazioni a e d sono adatte per luci piccole, la b (con l'appoggio in neoprene) per luci medie, la e per luci molto grandi. In caso di travi correnti, se non è possibile accorciare la campata terminale si dovrebbe cercare di avere un appoggio su un pilastro in acciaio con correlazione resistente alla flessione a un angolare; in questo modo la campata terminale - premessa una corrispondente rigidità dei pilastri terminali - può avere dimensioni e strutture come le campate interne, In caso di imposte su pilastri interni non si dovrebbe mai interrompere l'effetto di continuità delle travi. Stabilità

Se l'estradosso di una trave non è fissato stabilmente con un piano rigido o con incroci dia-

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gonali, oppure nel caso di travi che giacciono sopra la superficie di copertura, è necessario verificare se la larghezza dell'ala è b < a/10, dove a è la distanza dei puntelli di fissaggio. Per il resto vale quanto è stato scritto nel capitolo dedicato a! legno: nelle sezioni dei piani d'imposta sono sempre necessari ancoraggi contro il ribaltamento, e gli interassi dei puntelli di ancoraggio possono anche essere maggiori di 10b, se vengono ridotte le tensioni nelle travi. Si tratta, anche in questo caso, di ponderare le seguenti possibilità: puntelli a distanze ridotte e altezze minori delle travi oppure grandi distanze dei puntelli e notevoli altezze delle travi. La riduzione necessaria della tensione ammessa è inferiore rispetto alle strutture in legno. Una distanza di puntellatura di 20b significa una riduzione del carico ammesso pari a circa il 74%, ovvero circa V1 : 0,74 - 1,16 volte dell'altezza di trave necessaria rispetto ad a = 10b. Irrigidimenti orizzontali

Ci deve sempre essere una soletta rigida nel caso di impiego dì una piastra di copertura in cemento armato. Se si impiegano lamiere grecate senza soletta di copertura in cemento armato come elementi autoportanti, si possono realizzare - premessa una corrispondente struttura dei bordi della lamiera grecata - maglie rigide. Spesso tuttavia, per motivi di costi, per la realizzazione di travi reticolari orizzontali si utilizzano diagonali doppie in acciaio piatto. La trasmissione diretta delle reazioni orizzontali dell'appoggio ai piani verticali è possibile in caso di piastre piene e piani verticali pieni. In caso di strutture in solo acciaio, i piani (reticolari) orizzontali e verticali devono essere collegati coerentemente al bordo esterno. Giunti

Poiché l'acciaio non è soggetto ad alcun accorciamento dovuto al ritiro e poiché le variazioni di temperatura nelle strutture d'acciaio sono identiche alle variazioni della temperatura ambiente (quindi inferiori rispetto a una piastra piena), le distanze dei giunti di dilatazione necessari possono essere maggiori che nei sistemi con elementi pieni. Se la copertura in acciaio poggia su setti murari pieni, con un appoggio in neoprene è possìbile ottenere una notevole separazione dei movimenti relativi, già limitati di per sé. In una struttura a scheletro d'acciaio è possibile mantenere strutturalmente le forze di compressione nel sistema quanto più piccole possibili con la determinazione della rigidità di travi e pilastri, I giunti si possono evitare nella misura in cui la struttura della facciata può assorbire senza danni i movimenti nelle zone più lontane dal punto di quiete.

Fondamenti

Struttura portante

Isolamento termico, acustico e protezione antincendio

Solitamente, come nelle strutture a elementi pieni, la funzione di isolamento termico viene assegnata alla parte resistente superiore. L'isolamento acustico richiede interventi aggiuntivi, prevalentemente controsoffitti, come nelle strutture di legno, a causa della mancanza di peso proprio. Con i profilati aperti e, ultimamente, anche con quelli chiusi (tubolari e travi tubolari a sezione rettangolare), è possibile raggiungere la classe di protezione antincendio F 30 rispettando i rapporti definiti nelle autorizzazioni U/A (ovvero perimetro rispetto a superficie di sezione) con una vernice. Altri requisiti relativi alla protezione antincendio sono possibili rivestendo i singoli profilati o applicando controsoffitti. Perforazioni

Se sulla copertura sono necessarie ampie perforazioni verticali, ad esempio per i lucernari, la de-

terminazione delle distanze degli ordini di travi dovrebbe essere presa in considerazione già a livello della progettazione preliminare. In caso di incrocio con travi reticolari o Vierendeel, le canalizzazioni orizzontali devono essere posizionate nelle loro superfici libere di sezione. In caso di incrocio delle canalizzazioni con travi a sezione piena si devono valutare le varie possibilità: ridurre l'altezza della trave nella misura in cui sia tecnicamente possibile a spese della sua economicità e quindi guadagnare uno spazio libero sotto le travi, a vantaggio della disposizione voluta delle canalizzazioni, oppure mantenere le travi normali o un po' più alte e definire le perforazioni. In generale le perforazioni circoiari simmetriche all'asse nel terzo centrale della trave non creano problemi; nei terzi esterni della trave sono in genere necessari rinforzi intorno agli incavi. A tempo debito si devono pertanto determinare certezze progettuali reciproche per struttura portante e impianti.

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Fisica tecnica

Premessa

Isolamento termico

La copertura - in particolare la copertura orizzontale o la copertura orizzontale piano inclinata - è, di un edificio, l'elemento perimetrale maggiormente sottoposto a sollecitazioni fisiche, a causa della sua maggiore praticabilità. La sua struttura è determinata - storicamente oltre che dalla moderna progettazione tecnica - in grandissima misura dalle sue funzioni fisiche, ovvero: • protezione dal calore; • protezione dall'umidità; • protezione dal vento; • isolamento acustico; • protezione dalle radiazioni solari; • protezione antincendio.

Al pari degli altri elementi di chiusura, alla copertura spetta il compito di proteggere gli ambienti di vita, lavoro e magazzino di un edificio da temperature troppo elevate o troppo basse (e di fare in modo che le temperature dell'aria interna restino entro determinati limiti, indipendenti da tempo e clima, momento del giorno e dell'anno). In generale, le coperture adempiono a questa funzione con la loro resistività termica, sia in direzione esterno-interno sia viceversa. I processi fisici che intervengono in questi casi costituiscono anche il principio di base da seguire in qualsiasi progettazione dell'isolamento termico:

Tra queste funzioni la protezione dalle acque meteoriche e di fusione e quella dalla radiazione solare diretta sembrano essere state, ancora una volta dal punto di vista storico, le prime funzioni assegnate alla copertura; l'isolamento acustico e la protezione antincendio sono invece caratteristiche accessorie, determinate dall'evoluzione della civiltà (e limitate a regioni altamente popolate e tecnicamente sviluppate). La funzione di protezione dal vento consta, da un lato, nel fissare la copertura stessa, dall'altro nella protezione dall'azione diretta del vento e delle correnti sulle stanze coperte; l'adempimento di queste due funzioni deve avvenire, tra l'altro, nell'ambito della progettazione statico-strutturale della copertura, o della protezione dal calore e dall'umidità. Appare pertanto utile illustrare per sommi capi le caratteristiche essenziali degli effetti "fisici" dovuti al clima, agli agenti atmosferici e all'attività civilizzatrice dell'uomo, nella misura in cui essi abbiano attinenza con la copertura orizzontale. Per motivi didattici (e in considerazione del significato considerevolmente superiore che viene attribuito alla termodinamica rispetto all'acustica in relazione alla copertura orizzontale), verranno trattati in primo luogo gli aspetti fondamentali dell'isolamento termico e della protezione dalle radiazioni elettromagnetiche; alla protezione dall'umidità verrà concesso spazio adeguato in un secondo momento. Si rimanda, inoltre, per quanto riguarda gli aspetti fisici che hanno attinenza con le coperture, alla letteratura generale e - nei rispettivi paragrafi - alla letteratura specifica.

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• Il calore viene trasportato dall'esterno o dall'interno attraverso la copertura, sottraendolo o aggiungendole calore. Se non avviene alcuna compensazione (ad esempio con serpentine di riscaldamento disposte nella struttura della copertura), la copertura si trova soggetta a un riscaldamento o a un raffreddamento. , L'entità di questo processo dipende: • dalla differenza di temperatura tra la superficie solida (superiore o inferiore) della copertura e l'aria che vi viene a contatto, oltre che dal moto dell'aria (si veda l'argomento "convezione termica naturale", trattato più avanti); • dalla temperatura della superficie solida (superiore o inferiore) della copertura da un lato e dal tipo e temperatura della successiva superficie solida o liquida rivolta verso questa superficie dall'altro (si veda l'argomento "radiazione termica"). La temperatura dell'aria a contatto con la copertura viene da parte sua influenzata dal movimento dell'aria (si veda il paragrafo Convezione): attraverso la copertura, il calore passa dall'esterno all'interno o dall'interno all'esterno. In questo modo, attraverso la copertura si aggiunge o sì sottrae calore all'edificio che essa delimita nella parte superiore. Se non avviene alcuna compensazione (attraverso il riscaldamento o la refrigerazione dell'edificio), l'interno dell'edificio sottostante la copertura viene riscaldato o raffreddato. L'entità di questo fenomeno dipende: • dalla differenza di temperatura che prevale nella struttura della copertura; • dallo spessore e dalle proprietà di conduttività termica dei singoli strati della struttura di copertura (si veda il paragrafo Conduzione termica)] • dalla convezione termica e dall'effetto della ra-

Fisica tecnica

Fondamenti

dazione termica all'intradosso e all'estradosso della copertura. La conduzione termica e la convezione termica avvengono secondo un meccanismo unitario, descritto esaurientemente nella prima legge di Fick valida per tutti i processi di trasporto analoghi: flusso = costante del materiale x forza motrice (1 ) dove • la costante del materiale descrive la "permeabilità" del materiale rispetto al relativo "bene" da trasportare; • la forza motrice è sempre una differenza di stato (relativa alla concentrazione del bene di trasporto tra i punti adiacenti A e B del materiale); • con flusso viene descritta la quantità del bene che viene trasportata da A a B per unità di tempo (secondo) attraverso una superficie unitaria (1 m2). Nel caso del trasporto del calore (energia termica = bene di trasporto), una differenza di temperatura dT (come forza motrice) produce tra due punti adiacenti (distanza infinitesimale ds) di una sostanza con conduttività termica k (permeabilità al trasporto termico) una densità di flusso termico (un flusso) pari a

(2) ovvero, in termini più generali (considerando l'indipendenza spaziale dal sistema delle coordinate e il fatto che il flusso in realtà avviene "per compensazione", ovvero dal livello di temperatura più elevate a quello più basso), come vettore (3)

In corrispondenza della sua definizione, viene chiamato "densità del flusso termico"; ovvero

(4)

A scopo comparativo, nella tabella 1 sono contrapposti alcuni dei processi di trasporto descritti dalla legge di Fick, Convezione

Nell'aria esterna che si muove liberamente sopra la copertura non si formano generalmente differenze di temperatura, perché il vento e la termica (corrente ascendente di aria calda) compensano per convezione le differenze verticali di temperatura - cioè essi portano con sé il calore contenuto nei volumi di aria che si mescolano e si muovono alla velocità v secondo q = H • v (convezione).

(12) 79

Fondamenti

Fisica tecnica

Hv - Hv0 (T = 240 K) + C • p • (T - 240 K) è in questo caso la quantità di calore (energia) contenuta nell'elemento di volume (1 m3) di aria in W • s/m3 2 (per ulteriori dettagli si veda il paragrafo Conduzione termica).

Conduzione termica

Condizioni stazionarie, costante k Nel caso più semplice le "condizioni accessorie", ovvero i valori di temperatura e radiazione sopra e sotto la copertura, nel lungo periodo non si modiSolo in uno strato molto sottile di spessore 5, pra- ficano o lo fanno in maniera trascurabile (condi4 ticamente non accessibile per le misurazioni della zioni "stazionarie") : se alla base vi è una copertemperatura, immediatamente al di sopra della su- tura a più strati (n strati con spessori da d1 a dn e da la differenza totale tra temperficie della copertura, l'aria si trova in quiete (per conduttività via della sua viscosità e del suo sforzo di coesione), peratura dell'aria esterna, Taria(esterna), sopra la cocosicché non si ha più una compensazione con- pertura e temperatura dell'aria nell'ambiente, vettiva della differenza di temperatura: qui il tra- Taria (interna), sotto la copertura, viene ripartita - come sporto del calore tra superficie dell'elemento (tem- è noto per le resistenze elettriche - proporzionalperatura: TDo) « aria (temperatura: TJ avviene at- mente tra i vari strati in corrispondenza delle "retraverso la conduzione termica; in questo caso l'e- sistenze alla diffusività termica" D dei quazione (2) diventa singoli strati della copertura oltre che delle resistenze alla convezione dello strato d'aria in quiete all'estradosso o dello strato d'aria in (2a) quiete all'intradosso della copertura; la resistenza generale, che il trasporto termico deve superare attraverso una struttura di copertura di n strati ("traovvero, con il "coefficiente di convezione termica" smissione del calore"), è la "resistività termica": riassunto con un indice caratteristico, dipendente solo dallo spessore effettivo 6 dello strato d'aria in quiete, secondo Gòsele e Schule (1985) e DIN (15) 4108: (13) 2

In questo modo anche il flusso termico convettivo, in corrispondenza dell'equazione (5), risulta in W-s m W [qj

alle resistività termiche spettano le quote:

si ha l'equazione generale della convezione termica:

(16a)

(14)

Tabella 2 Valori orientativi o aritmetici dei coefficienti di convezione termica per i flussi termici verticali dal basso verso l'alto da impiegare per le coperture orizzontali nella norma DIN 4108

Nella tabella 2 sono raccolti alcuni valori di resistività termica comunemente utilizzati per calcoli e valutazioni. Le notevoli differenze tra le resistività termiche, a contatto con l'aria esterna da un lato ovvero a contatto con l'aria nell'ambiente (riscaldata) dall'altro, sono - come già evidenziato - essenzialmente la conseguenza del diverso moto dell'aria che scorre tangenzialmente alle superfici dell'elemento. La tabella 3 permette di scorgere questa stretta correlazione per le velocità del vento tipiche all'esterno, sopra la copertura.

4

80

E per esempio possibile raggiungere questa situazione in presenza di riscaldamento automatico dell'edificio, gestito sulla base delle temperature interne dei singoli ambienti e con variazioni limitate dell'aria esterna a lungo termine durante il giorno e la notte con cielo coperto.

Analogamente, i valori di resistitivà termica proposti come valori di calcolo nella norma DIN 4108 per l'aria nell'ambiente riscaldata al di sotto di una copertura, sono naturalmente validi per situazioni di moto medio dell'aria nell'ambiente, mentre nelle zone di velocità ridotta dell'aria (ad esempio dietro a mobìli e tende) si deve calcolare un coefficiente di convezione essenzialmente inferiore. Pertanto in Gòsele e Schùle (1985), a integrazione dei valori medi noti della resistività termica, si afferma espressamente che "negli angoli" di un ambiente riscaldato sotto la copertura possono esistere resistività termiche fino a 0,20 m2 • K/W (si veda anche il paragrafo Protezione dall'acqua di fusione).

ovvero: (16b)

e allo strato strutturale spetta la quota:

(16c)

dell'intera differenza di temperatura sulla .copertura. All'interno dei singoli strati strutturali la temperatura scende o aumenta attraverso lo spessore in maniera uniforme - il gradiente di temperatura è pertanto costante per l'intero spessore dello strato:

(17)

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Tabella 3 Rappresentazione grafica della dipendenza del coefficiente di convezione termica aria/solido dalla velocità tangenziale per il caso di correnti turbolente attraverso un tubo diritto con diametro d a temperature tra 0 e 50 °C (K = 3,67) secondo oc = K • w a a • d 0 2 . A confronto sono ripresi nel diagramma il valore aritmetico secondo la norma DIN 4108 come linea limite - - - un singolo valore E indicato in Gösele e Schüle (1985) * : d = 0,01 m; + : d = 0,05 m; o : d = 0,10 m

La trasmissione termica totale attraverso la copertura, importante dal punto di vista dei consumi di energia, ammonta a: (18)

da cui si deriva la posizione particolare del coefficiente di trasmissione termica k per tutte le valutazioni comuni di isolamento termico e di riscaldamento. Se si adotta una semplificazione - che non sempre consente valutazioni corrette -, supponendo che per gli edifici riscaldati si possa calcolare una situazione esterna invernale e sia pertanto possibile costruire un flusso termico quasi stazionario su una durata ipotetica dell'inverno,5 è tuttavia possibile confrontare e valutare anche le qualità di isolamento termico generali invernali di varie strutture di copertura sulla base dei loro valori k (ovvero sulla base del loro contributo alla perdita di calore da trasmissione qTr = k • {TLa - TLi}).

Ad esempio, una durata di 60 giorni con una temperatura esterna costante di -10 °C.

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La tabella 4 contiene una selezione di valori aritmetici della conduttività termica dei materiali presi in considerazione per la determinazione dei valore k - stabiliti in norme (ad esempio DIN 4108, parte 4) in perizie relative a lavori di costruzione, nella letteratura, oltre che in documenti ufficiali -, che trovano spesso impiego in e su strutture a copertura orizzontale. Dal fatto che le intercapedini di maggiore spessore (in particolare le intercapedini a scopo di aerazione o spazi cavi determinati strutturalmente nei sistemi a ordito e impalcato) compensano le differenze di temperatura esistenti in primo luogo con il movimento dell'aria (circolazione) e il trasporto termico convettivo, segue che un calcolo della resistenza alla diffusività termica di queste intercapedini, che risulti dalla conduttività termica dell'aria in quiete, non fornisce alcun risultato utilizzabile in pratica. Pertanto per le intercapedini - preferibilmente disposte orizzontalmente e soggette a variazioni verticali della temperatura - vengono proposti come valori aritmetici per la determinazione del valore k le resistenze alla diffusività termica derivate direttamente da misurazioni (si veda la tabella 5). Anche i vetri a più strati, che vengono prevalentemente utilizzati oggi per motivazioni fisiche anche nelle coperture, derivano le loro caratteristiche tecniche di isolamento termico soprattutto dalla/dalle intercapedine/i tra le singole lastre oltre che dal materiale e dalla composizione dei loro telai. Nella determinazione dei valori aritmetici nella norma DIN 4108 si è comunque privilegiata l'indicazione del coefficiente di trasmissione termica k - includendo pertanto l'influsso della convezione termica su entrambi i lati nei valori aritmetici; inoltre, sono stati classificati i contributi dei singoli telai, sulla base di caratteristiche o requisiti controllabili, riassunti in "gruppi di materiali per telaio": la tabella 6 contiene un estratto dalla raccolta di valori aritmetici contenuta in DIN 4108.

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fornisce informazioni sul fatto che e in che misura il mezzo di trasporto (i vari strati della copertura) contenga "fonti di calore" o "termodispersori"8. Lungo il percorso dx attraverso un elemento di volume dV = dx • dy • dz di uno strato senza fonti di calore o termodispersori va persa solo la quota div q del flusso termico, che aumenta di 3Hv/3t (in W • s / m3 • s) il contenuto specifico Hv dello strato dell'elemento stesso

(19)

(20)

come risultato • della capacità termica specifica e in W • s/(kg • K) - si veda la tabella 7; • della densità p in kg/m3; • della temperatura T (in gradi kelvin). In questo caso l'equazione di continuità è (21 a) ovvero, considerando la nota 9, (21 b) L'impiego dell'operatore (si veda l'appendice Simboli matematici a p. 99) anche sull'equazione di conduttività (3) secondo

porta a

ovvero a Del ruolo degli elementi costruttivi trasparenti si tratterà nuovamente nei paragrafi Radiazione, incidenza di luce ed energia e Protezione antincendio (p. 86 e segg.).

e, a patto che X non si modifichi né localmente né con il tempo all'interno del rispettivo strato Condizioni non stazionarie, conduzione termica delia copertura, a e riduzione dell'escursione termica Un flusso termico - come è stato spiegato - deve (22) essere determinato direttamente dall'equazione della conduttività q = - X • grad T, quando è nota L'inserimento dell'equazione (21 b) nell'equazione la differenza di temperatura grad T nella zona del- (22) per eliminare q risulta in un'equazione diffel'elemento che ci interessa; per la copertura, ciò renziale che dipende solo da spazio e tempo per avviene di regola quando le condizioni di tempe- la distribuzione della temperatura nello strato, e ratura e radiazione all'intradosso e all'estradosso che viene definita "equazione della conduzione della copertura non sono soggette ad alcuna va- termica" (di Fourier): riazione nel lungo periodo (si veda la nota 4 a p. 80). Una soluzione valida del problema della conduttività anche in caso di "condizioni accessorie" (23a) modificabili si ha - come in tutte le equazioni di trasporto - quando viene presa in considerazione ovvero dopo l'introduzione della "proprietà di conanche "l'equazione di continuità" del sistema, che duzione termica"

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Fonti di calore sarebbero ad esempio: - entaipie di solidificazione e condensazione; - riscaldamento esotermo da reazione chimica. Termodispersori sarebbero ad esempio: - calore di fusione e di ebollizione; - riscaldamento endotermo da reazione chimica.

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Se le variazioni di temperatura da tenere in considerazione si muovono esclusivamente nel campo di temperature di T = 240 K (-33 °C) e T = 333 k (+ 60 °C) e e e p dipendono dalla temperatura in misura trascurabile almeno in questo campo di temperature, si può utilizzare, ad esempio per 240 K T 333 K, l'approssimazione

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(24)

• proprietà di conduzione termica

la sua forma comunemente utilizzata • coefficiente di penetrazione termica (23b) (25) Per considerazioni pratiche si può generalmente partire dal presupposto che il flusso termico scorra verticalmente (in direzione Z) attraverso la copertura orizzontale, e quindi normalmente ai singoli strati: per questi casi si utilizzerà in seguito

dove • la proprietà di conduzione termica, come già indica il nome, può essere presa come misura della rapidità in cui la temperatura si propaga nella sostanza coinvolta10, e (23c) • il coefficiente di penetrazione termica fornisce un'idea della velocità alla quale è possibile ag(si veda Yappendìce Sìmboli matematici, a p. 99). giungere o sottrarre energia termica a un materiale11. Le soluzioni delle equazioni (23b) o (23c) sono • la distribuzione momentanea della temperatura T (x, y, z, t) sull'intera copertura ovvero • l'andamento momentaneo della temperatura T (z, t) dall'intradosso all'estradosso della copertura, per qualsiasi momento a piacere t; esse dipendono dalla condizione iniziale (andamento della temperatura con t = 0) e dalle condizioni accessorie (andamento temporale della temperatura dell'aria esterna e interna), oltre che occasionalmente dai guadagni o dalle perdite di radiazione (si veda il paragrafo Radiazione, incidenza di luce ed energia) all'estradosso e all'intradosso della copertura, in genere complicato e determinabile solo in termini numerici. Le proprietà dei materiali utilizzati per la copertura hanno un effetto su queste soluzioni attraverso le due grandezze caratteristiche

10 Nei diversi materiali da costruzione, il cedimento del materiale in caso di incendio viene essenzialmente determinato dalla temperatura raggiunta (si veda il paragrafo Protezione antincendio). 11 Al contrario il coefficiente di penetrazione termica ha ripercussioni decisive sull'efficacia degli accumulatori termici presenti sulle temperature ambiente in caso di condizioni climatiche di piena estate. L'entità di b è inoltre decisiva per la temperatura di un pavimento - per lo meno quando lo strato superiore è spesso alcuni cm (quindi non è una guaina rivestita da una massa da spalmare).

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Nella tabella 4 - per le sostanze ivi considerate sono forniti anche i valori numerici di a e di b; le tabelle 8 e 9 integrano questi valori con valori orientativi. Se si prescinde dall'energia necessaria per il riscaldamento invernale o la refrigerazione estiva dell'aria oppure - per quanto ci interessa - dall'osservazione delle perdite di calore invernali o dai guadagni (non voluti) dì calore estivi, è essenziale, ai termini del benessere e della salute, che l'involucro dell'edificio (e quindi pure la copertura) sia costantemente in grado di rendere indipendenti le temperature degli ambienti di vita dalle oscillazioni a breve e lungo termine delle temperature esterne. Il grado di realizzazione di questo obiettivo può essere descritto attraverso la "relazione dì escursione termica": in genere sì prende come misura il quoziente determinato fondamentalmente dal materiale e dalla struttura dell'involucro dell'edificio, derivante da • ampiezza dell'oscillazione (ovvero escursione) della temperatura dell'aria esterna da un lato e • ampiezza dell'oscillazione (ovvero escursione) della temperatura dell'aria nell'ambiente dall'altro oppure il suo reciproco, la "riduzione dell'escursione termica" 12 . Poiché queste grandezze,

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in maniera spesso difficilmente comprensibile, dipendono anche dai valori di convezione termica (che sono a loro volta una funzione del movimento dell'aria) oltre che dalle condizioni di radiazione di volta in volta prevalenti (si veda il paragrafo Radiazione, incidenza di luce ed energia) - e quindi da fattori che non vengono influenzati né dall'elemento né dalla temperatura dell'aria esterna - in Gösele e Schüle (1985) si propone di utilizzare a scopo di valutazione, in quanto grandezza che include esclusivamente il contributo fornito dall'elemento architettonico esterno, la sola relazione dell'escursione termica:

(26) Questa grandezza offre inoltre la possibilità di valutare i singoli elementi dell'edificio senza considerare l'involucro esterno rimanente. La tabella 10 fornisce alcuni valori di questa relazione per le coperture monostrato - ai valori per il materiale isolante spetta (non solo per motivi strutturali) un carattere comparativo limitato. In generale - ma soprattutto nel caso di sollecitazioni termiche estive - le proprietà degli elementi estemi trasparenti (ovvero le vetrate degli shed o dei lu-

12 Per quanto riguarda il rapporto con l'altrettanto significativo "sfasamento" tra andamento della temperatura dell'aria esterna e dell'aria interna si veda il paragrafo Isolamento termico estivo.

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cernari all'interno di una copertura) acquistano maggiore importanza rispetto al potenziale di riduzione dell'escursione termica delle zone (di copertura) non trasparenti (si veda il paragrafo Isolamento termico estivo, p. 89). Radiazione, incidenza di luce ed energia Due superfici disposte parallelamente con temperature differenti T1 e T2 scambiano calore attraverso la radiazione, cedendo - indipendentemente l'una dall'altra - flussi di energia (27) in direzione dell'altra superficie; la costante C del materiale definita come "valore di radiazione" della superficie è molto diversa per le diverse superfici di diverse sostanze, e tuttavia, nell'ambito di temperature più interessante per le funzioni fisiche dell'edificio, dipende dalla temperatura solo in minima parte. La tabella 11 mostra alcuni valori numerici specifici di C in questo ambito di temperature. Lo scambio di radiazioni tra le due superfici, secondo: (28)

risulta in un guadagno di calore da radiazione per la superficie con il livello di temperatura più basso T2, che in caso di temperature notevolmente differenti T1 » T2, però con valori di C molto ravvicinati - ovvero per (si veda la tabella 1), può essere semplificato con

(29)

(radiazione termica), nel campo visibile (luce) e nell'ultravioletto. Il fabbisogno di luce diurna dell'edificio deve essere coperto con questa fonte. La tabella 13 mostra un riassunto delle percentuali di luminosità esterna, stabilite nella norma DIN 5034, che devono essere considerate indispensabili per la disposizione delle varie attività nei locali. Tuttavia, la permeabilità alla luce del giorno degli elementi esterni, ad esempio dei lucernari sulla copertura, è generalmente tanto più grande quanto peggiore è l'isolamento termico di questi vetri. Ciò è poco confortevole soprattutto in inverno, quando il bisogno di luce è maggiore, ma lo è anche la spesa per il riscaldamento, in caso di cattivo isolamento. In una corretta progettazione bisogna inoltre considerare che sostituire la luce naturale con una fonte di luce artificiale provoca ulteriori costi energetici. Le tabelle 14 e 15 mettono a confronto la permeabilità alla luce naturale e l'isolamento termico di alcuni vetri comuni, tradizionali (inorganici) e polimerici. Dalla tabella 14 si deduce inoltre con chiarezza quanto una notevole permeabilità alla luce diurna (fattore positivo) sia coliegata a un elevato livello di passaggio generale di energia (calore), negativo in estate. In relazione alla luce naturale, in fase di progettazione si deve inoltre considerare che le permeabilità alla luce determinate dai test in laboratorio di vetri/vetrate nell'edificio sono generalmente ridotte • da telai, traverse ecc.; • dallo sporco naturale; • e infine anche - per lo meno per alcuni vetri artificiali - dalle caratteristiche UV e IR.

e per T1 generalmente costante in La tabella 16 fornisce un insieme di valori rilevati nella pratica per i telai, le traverse e lo sporco sui vetri.

(30) dove in considerazione dell'analogia formale con l'equazione (14), viene definito "valore di convezione termica della radiazione". In caso di radiazione solare diretta (temperatura "T, della superficie solare 6000 °C!) o nelle notti invernali più limpide non è più possibile percorrere questa via molto semplificata della valutazione del flusso di energia. La tabella 12 riproduce alcuni valori di convezione termica dello scambio termico di radiazione tra superfici a temperature fino a 100 °C. La radiazione di energia proveniente dal Sole verso la Terra si suddivide nello spettro elettromagnetico e contiene percentuali nell'infrarosso 86

Per calcolare il flusso di energia diretto - e non auspicabile in estate - all'interno dell'edificio dovuto agli elementi architettonici trasparenti esterni è determinante da un lato • il flusso di energia che colpisce all'esterno l'elemento architettonico e dall'altro • il grado di permeabilità all'energia g dell'elemento stesso (si veda la tabella 14), per cui si deve approssimativamente partire dal presupposto che l'energia da radiazione che giunge (indipendentemente dalla sua frequenza) agli elementi architettonici interni viene trasformata in energia termica.

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Il flusso di energia che penetra nell'atmosfera terrestre come radiazione dallo spazio (costante solare) si aggira intorno a 1350 W/m2, Dopo il passaggio attraverso l'atmosfera terrestre, l'assorbimento e la riflessione, oltre che a causa del grado di incidenza (data, ora, regione geografica), la quantità di energia che effettivamente colpisce una superficie architettonica essenzialmente orizzontale (copertura orizzontale) si compone di:

• radiazione (globale) diretta; • radiazione (celeste) diffusa; • radiazione riflessa (diffusa sul terreno ovvero sugli edifici vicini). Il calcolo quotidiano oppure orario del flusso di energia incidente è piuttosto complicato; si rimanda a manuali specifici.

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Attraverso il grado di diffusività totale dell'energia è possibile stimare la quota della radiazione totale che attraversa un elemento architettonico trasparente esterno, dove per le finestre comuni in vetro trasparente un buon ausilio è dato dalla formula empirica g 0,9n (n = numero di lastre) e si possono utilizzare per la valutazione i valori orientativi della norma DIN 4108 (si veda la tabella 17). Isolamento termico estivo

Nelle regioni con lunghi periodi estivi di cielo sereno e in edifici con usi che richiedono una maggiore limitazione della temperatura massima interna (ospedali, scuole, sale riunioni, musei), la creazione di un sufficiente isolamento termico estivo può essere tecnicamente ed economicamente più difficile del conseguimento di un buon isolamento termico invernale. L'aria negli ambienti degli edifici viene riscaldata- nel caso non vi sia alcuna ventilazione forzata o addirittura alcun raffreddamento dell'aria - dalla radiazione energetica diretta che attraversa gli elementi architettonici esterni e dalla trasmissione termica (passaggio termico) attraverso l'involucro non trasparente dell'edificio. In questo caso, la velocità di riscaldamento e le temperature dell'aria che si raggiungono vengono limitate esclusivamente dalla capacità di accumulo termico dell'edificio o dei locali (essenzialmente grazie all'accumulo termico degli elementi interni di grandi dimensioni che sono direttamente esposti all'aria dell'ambiente o ai raggi di energia). Essenziale in questo contesto è sapere che, durante una serie di giornate estive afose, la temperatura dell'aria interna degli edifici può au-

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mentare in misura considerevolmente superiore alla temperatura dell'aria esterna, se: • gli elementi architettonici interni accessibili all'aria dell'ambiente, termicamente "saturati" nel corso della giornata, non vengono nuovamente "svuotati" con la ventilazione notturna (pulizia con aria esterna più fresca - preferibilmente nelle prime ore del mattino); • le finestre e le porte esterne delle stanze non restano completamente aperte per tutto il giorno (in modo che la temperatura dell'aria esterna e dell'aria interna siano identiche). Calcoli precisi devono pertanto comprendere sia la trasmissione non stazionaria del calore attraverso l'involucro non trasparente dell'edificio (si veda l'argomento "riduzione dell'escursione termica" trattato a p. 83), sia il "guadagno" di calore determinato dalla trasmissione termica e delle radiazioni attraverso gli elementi architettonici trasparenti esterni: ciò vale soprattutto quando elementi essenziali dell'involucro dell'edificio sono composti da elementi con un grado limitato di assorbimento del gradiente di temperatura (ad esempio pannelli sottili in lamiera o legno con nucleo in espanso spesso pochi centimetri e senza ulteriore guscio esterno ventilato posteriormente). Per la maggioranza delle pareti esterne e, in particolare, delle coperture non trasparenti, si deve dire che il loro contributo al raggiungimento di temperature estive troppo elevate (igienicamente inutilizzabili) dell'aria nell'ambiente resta piuttosto ridotto rispetto all'energia termica che entra nell'edificio attraverso: • gli elementi architettonici esterni trasparenti e, • eventualmente, attraverso l'ingresso convettivo termico dovuto allo scambio dell'aria. Perciò, per quanto riguarda l'isolamento termico

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estivo, l'attenzione maggiore deve essere riservata agli elementi architettonici trasparenti esterni. Con questa premessa, per gli edifici comuni ovvero quelli che non presentano requisiti particolari per la temperatura massima dell'aria nell'ambiente, la questione dell'esistenza di un sufficiente isolamento termico estivo viene prevalentemente valutata sulla base del grado di diffusività dell'energia totale dei suoi elementi architettonici esterni trasparenti (ad esempio lucernario a nastro, lucernari a cupole, abbaini). Con la nota 10 della parte 2 della norma DIN 4108 viene formulato un requisito minimo per edifici dove si ha un permanente soggiorno di persone, secondo il quale si deve evitare "che con una sequenza di calde giornate estive le temperature interne nei singoli locali salgano al di sopra delle temperature esterne". Evidentemente questo requisito viene già soddisfatto quando il ricambio costante d'aria durante il giorno garantisce una completa uguaglianza tra aria interna ed esterna - soluzione che per molteplici motivi (per menzionarne solo alcuni: isolamento acustico, isolamento visivo, protezione dal vento, protezione contro le effrazioni) non può essere presa in considerazione per la maggior parte degli edifici. Così, per soddisfare questa richiesta restano a disposizione solo tre mezzi che devono essere impiegati insieme, ovvero: • interventi integrativi di protezione dal sole per la riduzione della radiazione che colpisce soprattutto le superfici trasparenti esterne; • una capacità di accumulo termico quanto più grande possibile all'interno dell'edificio e dei locali, che permetta di assorbire durante il giorno grandi quantità di calore in ingresso senza un notevole aumento della temperatura; • un ricambio d'aria quanto più intenso possibile dell'edificio con l'aria notturna, più fresca (preferibilmente nelle prime ore del mattino), per rigenerare la capacità di accumulo dell'interno dell'edificio con il raffreddamento.

14 Composti solo da sostanze non combustibili. 15 Uguale alla classe A 1 per il comportamento tecnico ignifugo, contenente però una certa quantità di elementi combustibili. 16 GKF = lastre ignifughe in cartongesso AZZ lastre in eternit

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La tabella 3 nella parte 2 della norma DIN 4108 fornisce un semplice strumento di controllo, grazie al quale è possibile verificare, negli edifici comuni, se dall'interazione di questi tre parametri ci si può attendere un isolamento termico estivo sufficiente ai sensi del requisito minimo indicato. Al riguardo, con una semplificazione, • la prestazione dei comuni interventi di protezione dal sole (veneziane, tende da sole ecc.) in relazione alla voluta riduzione dell'energia da radiazione che raggiunge lo spazio interno di un edificio con un "fattore di riduzione" z sulla base della tabella 18. • la prestazione dell'edificio in relazione alla sua capacità di accumulo termico interno attraverso la definizione "edificio leggero" o "pesante" (= quoziente ricavato dalla massa di accumulo disponibile nello spazio in questione in chilogrammi e dalla superficie dell'elemento ar-

chitettonico esterno meno l'elemento architettonico trasparente) e • l'efficacia delle misure di ventilazione esistenti vengono classificate attraverso una valutazione con la definizione "aumento della ventilazione naturale presente" oppure "non presente". Partendo dalla quota dì superficie finestrata fissata al rustico

(31) nella norma DIN 4108, a seconda del tipo di costruzione e della presenza di un aumento di ventilazione nel senso di cui sopra, viene consigliato, come misura per un isolamento termico sufficiente, il valore massimo indicato nella tabella 19 per il prodotto g-f-z. La norma DIN 4108, parte 2, fornisce al paragrafo 7 spiegazioni esaurienti per l'interpretazione di questa "formula" - in particolare per il campo di validità dei valori orientativi di z applicabili per gli elementi di protezione dal sole che creano ombre.

Protezione antincendio Forme d'incendio

In senso tecnico, in edilizia si intendono con "incendio" tutti i fuochi dannosi generati all'interno o sugli edifici. Gli incendi si sviluppano per • autocombustione a seguito di surriscaldamento dovuto a reazioni chimiche (ad esempio processi di fermentazione) o per la radiazione solare diretta; • l'accensione causata da scintille vaganti o trasposizione di fuochi aperti; • fulmini; • esplosioni. Dopo la "fase di accensione", gli incendi all'interno degli edifici sono in "fase di formazione" (spesso con combustione in difetto d'ossigeno). La loro efficacia è limitata e la liberazione di calore minima, ma in progressivo aumento. All'interno dell'edificio, dopo un determinato periodo di tempo, essi passano a! cosiddetto flash over (attacco a tutta la sostanza combustibile presente nel locale in questione), e all'incendio vero e proprio, che minaccia l'intero edificio con temperature dei gas di combustione pari a 1000 °C e oltre. Se non vengono contrastati, dopo la conclusione della "fase di riscaldamento" caratterizzata dalla "offerta" di sostanze combustibili e di ossigeno, passano (in un periodo più o meno lungo) all'ultima fase, la "fase di raffreddamento":

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• dopo aver esaurito tutto il materiale combustibile come braci o • dopo aver esaurito l'ossigeno, come combustione in deficienza di ossigeno. Gli incendi, spinti dal forte vento o trasportati dalla propria termica, possono diffondersi orizzontalmente in maniera rapida come "vortice o barriera di fuoco", superando grandi distanze: i grandi incendi urbani della storia sono dovuti proprio a questo. "In caso di incendio in formazione, bisogna tenere in massima considerazione il carico di fuoco e il comportamento del materiale 'in relazione alle strutture edilizie interessate' (...) Al contrario, nelle ultime due fasi dell'incendio è in genere fondamentale il comportamento dell'elemento architettonico". Rischio d'incendio

Gli incendi rappresentano un pericolo per la vita di uomini e animali. Essi distruggono i beni mobili e immobili. Negli edifici distruggono la parte strutturale e quanto essa contiene e minacciano la stabilità delle strutture. Gli incendi producono calore, fumo e gas tossici. Alcuni dei rischi specifici da incendio sono: • l'attacco diretto della fiamma; • lo scarico di fiamme dovuto alle esplosioni di varia intensità; • le scintille vaganti in quanto fonte possibile di nuovi incendi; • il calore radiante (radiazione di energia dei gas combusti caldi e degli elementi riscaldati/roventi), e il rischio di autocombustione (ad esempio di vestiti); • l'effetto del fumo, tossico, e che impedisce la vista e la fuga; • il crollo di parti dì edificio e lo sgocciolio di materiale fuso (in particolare plastica). Capacità antincendio

Per una catalogazione dei rischi e per determinare le misure protettive necessarie si classificano: • i materiali degli elementi architettonici, delle strutture e degli edifici in classi di materiali (antincendio) (si veda la tabella 20); • gli elementi con funzione antincendio, portanti e perimetrali, finestre e porte oltre a elementi particolari, come ad esempio i canali di approvvigionamento e scarico, in "classi di capacità antincendio" (DIN 4102, parte 2) ovvero classi antincendio (norma austriaca B 3800, parte 4). La classificazione edilizia degli elementi prevede in generale una graduazione delle proprietà antincendio secondo i seguenti predicati: • ignifugo (per lo più F 30 AB secondo la norma DIN 4102) o secondo la norma autriaca B 3800 (F 30); • refrattario (per lo più F 90 A secondo la DIN 4102) o (F 90) secondo la norma autriaca B 3800; • altamente refrattario (completamente F 180 A secondo DIN 4102) o (F180) secondo la norma autriaca B 3800.

Trovano inoltre occasionalmente impiego anche classi intermedie (ad esempio altamente ignifugo F 60). Le norme sopra citate forniscono informazioni dettagliate sulle proprietà che devono avere gli elementi classificati in questo modo. Altri criteri di valutazione

Gli elementi architettonici con funzioni particolari o posizioni particolari all'interno dell'edificio devono escludere ulteriori rischi oppure offrire ulteriori garanzie antincendio. Tra questi vi sono alcuni elementi particolarmente interessanti in relazione alla copertura orizzontale, ovvero "il manto di copertura", "le finestre" e "lo strato di isolamento termico". Per essi sono importanti i requisiti tecnici (si veda la tabella 21) relativi a: • resistenza alle scintille vaganti; • rischio di penetrazione del fuoco (pericolo di una diffusione orizzontale da carenza di ossìgeno di un incendio, per esempio attraverso lo strato isolante di una copertura); • impermeabilità al fumo e alla radiazione (soprattutto di elementi trasparenti e perforazioni o aperture), oltre che al • contributo al carico d'incendio (infiammabilità, combustibilità e potere calorifico).

Vie di sfogo per il fuoco

Le coperture orizzontali sono spesso correlate alle facciate verticali degli edifici o delle parti più alte di un edificio (ad esempio nelle cosiddette case a terrazza). In caso di incendio al soffitto, esiste II rischio che il fuoco passi alla successiva finestra della parete verticale esterna. Questo rischio è naturalmente maggiore quando nella copertura orizzontale sono integrati abbaini, lucernari a cupola o vetri per shed. Per questo motivo, in caso di impiego di elementi trasparenti per la copertura sono necessarie sufficienti vie di sfogo per il fuoco (di regola almeno 5 m come distanza dei due punti più strettamente vicini del vetro da un lato e dell'elemento trasparente di facciata dall'altro).

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Protezione contro l'umidità L'aria è una miscela di gas nella quale - accanto alle componenti principali, azoto (N2) e ossigeno (02) - dal punto di vista delle costruzioni sono importanti soprattutto l'anidride carbonica (C02) e il vapore acqueo (H20). L'anidride carbonica, che in condizioni "normali" (in particolare in assenza di emissioni di C0 2 dovute alla civiltà e alla tecnica) rappresenta circa lo 0,03 % del volume dell'aria, è importante soprattutto per la sua capacità di formare, insieme all'acqua, acido carbonico17, e - ultimamente - sempre di più per il suo ruolo nel danneggiare lo strato di ozono dell'atmosfera terrestre, necessario alla conservazione della vita. Dal punto di vista edile, essa è importante solo in quanto influenza il passaggio della radiazione solare attraverso l'atmosfera terrestre, fino alla superficie terrestre (si veda il paragrafo Radiazione, incidenza dì luce ed energia pp. 86-87, ultimo capoverso). Al contrario lo stato gassoso (vapore acqueo) e - occasionalmente - liquido (nubi, nebbia) dell'H20 determinano proprietà essenziali e, dal punto di vista edile, sollecitazioni degli strati d'aria sulla superficie terrestre edificata. L'aria "secca", composta da singoli gas che non si liquefanno a temperature sopra gli 0 °C, e il vapore acqueo in quanto gas non sono miscelabili a piacere. La concentrazione massima del vapore acqueo nell'aria dipende dalla pressione atmosferica dominante e dalla temperatura prevalente dell'aria e viene definita dal punto di vista tecnico come "tensione di vapore saturo" pM18. Se la concentrazione di vapore acqueo (pressione parziale di vapore acqueo) nell'aria raggiunge o supera la sua tensione di saturazione, si ha un processo di "condensazione". Si forma acqua liquida (condensa) - definita "rugiada" - in e sulle sostanze solide che all'aria aperta appare sotto forma di goccioline (nebbia) finissime, in sospensione. Non appena le goccioline di nebbia nell'aria si uniscono in gocce più grandi, il cui peso supera l'effetto della spinta verticale verso l'alto, l'aria si libera della propria "ipersaturazione" di H 2 0 attraverso la pioggia (in caso di nubi) o per "coalescenza" (in caso di nebbia). La pioggia, in quanto sollecitazione esterna, e la rugiada, come sollecitazione di umidità che origina dall'interno dell'edificio, richiedono accurati interventi protettivi nella progettazione e nell'esecuzione di coperture o strutture di copertura. 17 In assenza di gas di scarico industriali e/o dovuti all'uomo il carattere costantemente acido della pioggia viene determinato dal contenuto di C0 2 nell'aria. 18 Le n pressioni parziali dei singoli gas in un miscuglio di gas corrispondono alle concentrazioni dei diversi n componenti in un sistema monofase a più sostanze e rappresentano, insieme con la pressione totale p e la temperatura T, il grado di libertà termodinamico secondo regola delle fasi di Gibbs.

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Protezione contro la pioggia

La pioggia cade sulle superfici degli edifici, e in particolar modo sulle coperture, sotto l'influsso della gravità (componente verticale) e - nella misura in cui sia presente - del vento (componente orizzontale = componente di pressione sul materiale). Quando l'azione del vento dà origine a una caduta di pioggia essenzialmente orizzon-

tale (fortemente inclinata rispetto alla verticale), si parla di "pioggia battente". Gli elementi esterni dell'edificio ovvero i manti impermeabili della copertura orizzontale (si veda il capitolo Materiali e strati) devono essere sempre "a tenuta di acqua battente"; in DIN 4108, parte 3 n. 4, si trovano indicazioni strutturali e di tecnica dei materiali circa le modalità di esecuzione. Inoltre, soprattutto sulle coperture orizzontali e in particolare sui tetti giardino, l'acqua piovana può accumularsi raggiungendo altezze che vanno da qualche centimetro a qualche decimetro, se non si procede a un "drenaggio" completo o se esso non è sufficientemente veloce. Si crea, in forma più o meno marcata, una "pressione" dell'acqua che in casi particolarmente sfavorevoli (in caso di tetti "altamente sollecitati" dalla pressione dell'acqua) rende necessario realizzare lo strato di impermeabilizzazione della copertura orizzontale sulla base delle raccomandazioni più severe della norma DIN 18.195 per gli elementi a contatto con la terra. Il dimensionamento delle possibilità di smaltimento dell'acqua piovana (si tratta di numerosi strati drenanti e di tutti gli elementi di raccolta come pozzetti di raccolta, pluviali, canali di gronda, bocchettoni antirigurgito e buttafuori) deve avvenire secondo i "valori di smaltimento" (si veda la tabella 22) diversi secondo le varie inclinazioni, le differenti strutture e lo specifico impiego della copertura orizzontale, dove ogni volta la decisione necessaria tra scarico "esterno" o "interno" (si vedano gli esempi di costruzioni illustrati nella parte 4) determina naturalmente anche la concezione architettonica e il carattere di una copertura orizzontale. In questo senso non si deve trascurare il fatto che la necessaria disposizione di uno strato drenante, per motivi di isolamento e impermeabilizzazione, può portare a un'ulteriore sollecitazione meccanica aggiuntiva e non trascurabile della copertura orizzontale, e pertanto influenzare la concezione statico-strutturale della copertura stessa (si veda la tabella 23). Ulteriori dettagli e dati pratici sulla protezione dalla pioggia e dalle acque meteoriche per le coperture orizzontali si trovano nel capitolo Materiali e strati (p. 100 e segg.). Protezione dall'acqua di fusione

Il rapporto tra l'effettiva concentrazione di vapore acqueo (la pressione parziale del vapore acqueo pD ovvero dell'umidità atmosferica "assoluta") rispetto alla quantità massima di vapore acqueo assorbibile dall'aria alla temperatura prevalente (tensione di saturazione, si veda la tabella 24) viene definita come "umidità atmosferica relativa" e data in percentuale. L'umidità atmosferica relativa dipende pertanto - al contrario dell'umidità atmosferica assoluta - dalla temperatura.

Fondamenti

Fisica tecnica

Nella tabella 24 (tratta da DIN 4108) vengono forniti per un migliore orientamento alcuni dati della tensione di saturazione, dai quali è possibile dedurre come per aria con una certa umidità assoluta (ad esempio 1228 pascal) - che a una temperatura di 25 °C abbia un'umidità relativa di soli (1228/3169) = 38,8% - in caso di calo della temperatura a 10 °C si raggiunga un'umidità relativa dell'aria del 100% (tensione di saturazione): si parla del raggiungimento del punto di rugiada, perché a 10 °C si innesca la formazione di condensa (si veda sopra). La pressione parziale di saturazione del vapore acqueo viene tuttavia raggiunta non solo quando un volume atmosferico specifico si raffredda (per esempio l'aria dell'ambiente), ma anche quando il vapore acqueo - sulla base di una differenza di pressione del vapore acqueo (quindi di un gradiente della concentrazione di vapore acqueo: si veda la tabella 1 ) - si muove per diffusione in direzione della pressione parziale inferiore del vapore acqueo pD raggiungendo in questo modo aria di temperatura inferiore. Ciò av-

viene in particolare nella diffusione di vapore acqueo dall'aria dell'ambiente (maggiormente capace di assorbire vapore acqueo a causa della sua temperatura più elevata) verso l'aria esterna più fredda (ad esempio invernale) attraverso una copertura orizzontale isolata termicamente. A causa della differenza di temperatura che in queste condizioni si determina lungo la copertura orizzontale dal basso verso l'alto, il vapore acqueo che si diffonde incontra il suo punto di rugiada • già sull'intradosso della copertura orizzontale (condensazione superficiale, popolarmente: "condensa"); • oppure in qualche punto della copertura orizzontale (= condensa interna all'elemento); • ovvero solo a contatto con l'aria esterna o addirittura mai (= senza formazione di rugiada). Tutti gli interventi di protezione dalla formazione di condensa effettuati durante la progettazione e l'esecuzione della copertura orizzontale servono a evitare qualsiasi formazione di condensa sull'elemento esterno (in questo caso: sull'intradosso della 93

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Fìsica tecnica

copertura orizzontale) oitre che al suo interno (in questo caso: all'interno della copertura orizzontale). Per poter "calcolare" in maniera semplice questi interventi, sono state introdotte alcune ipotesi e semplificazioni. a) La diffusione del vapore acqueo a seguito di una differenza di pressione parziale grad pD avviene sulla base di

b) Per valutare con facilità il grado di impermeabilità dei materiali al vapore acqueo, si esegue il rapporto tra il passaggio misurabile del vapore acqueo attraverso un determinato strato del materiale da un lato e il passaggio di vapore acqueo misurabile attraverso uno strato d'aria in quiete dello stesso spessore dall'altro lato. Esso viene definito "valore di resistenza alla diffusione del vapore" (x, è senza dimensioni e fornisce, moltiplicato per lo spessore reale s dello strato di materiale nella copertura orizzontale, lo "spessore equivalente a strato d'aria"

dove la costante di diffusione specifica del vapore acqueo DD può essere stimata (Cammerer, 1971) con

(35)

(34a) e la "costante" DD/RD che determina il rapporto di diffusione del vapore acqueo nell'aria corrisponde a (34b)

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che esprime quanto dovrebbe essere spesso uno strato d'aria permeabile a un valore uguale di vapore acqueo alle stesse condizioni (= differenza di pressione parziale), e che viene utilizzato per calcolare la resistenza reale dello strato alla diffusione dell'acqua. L'impiego di questo rapporto, in effetti riferito alla sezione aperta dell'aria (e naturalmente valido per sostanze come la lana minerale o i materiali di riporto di granulometria notevole), anche per materiali edili di porosità fine e finissima come laterizio, calcestruzzo e teli di plastica viene mo-

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tivato con il fatto che "fino a pori di raggio r di circa 10~8 m" (un centesimo di micrometro = 10 nanometri) non esiste alcuna ragione per ipotizzare ostacoli alla diffusione, perché r offre ancora spazio a circa 100 molecole di H 2 0 una a fianco all'altra. Pertanto l'equazione per l'aria (34b), viene correttamente indicata come sufficiente anche per i corpi porosi. e) Krischer (1938) correla alla grandezza LI così definita il reciproco della "permeabilità specifica" del materiale in questione, spesso utilizzato e anche studiato (si veda la tabella 25). I valori corrispondenti di LI sono riassunti nella tabella 25. d) Per la pratica edilizia - sulla base di queste semplificazioni e dei dati di misurazione per ora sufficienti -vengono forniti in valori matematici di u (DIN 4108) - si veda la tabella 26 -, il cui impiego unitario ha perlomeno il vantaggio di offrire valutazioni tra loro comparabili. Ulteriori dati relativi alla grandezza LI ovvero sD si trovano anche nel capitolo Materiali e strati (p. 100esegg.). e) Lo strato confinante (in quiete) sotto e sopra un elemento orizzontale (per esempio la copertura orizzontale) rappresenta (analogamente al caso della convezione termica) una resistenza al passaggio del vapore per diffusione minima, ma chiaramente dipendente dal movimento dell'aria. Essa viene tenuta in considerazione quando si vogliono calcolare con precisione le quantità di H 2 0 che attraversano un elemento (una copertura orizzontale) oppure cadono come condensa; lo strato confinante è indispensabile per valutare l'entità della formazione di condensa direttamente all'intradosso dell'elemento. La tabella 27 fornisce un riassunto dei valori matematici dati in DIN 4108, oltre che della "resistenza alla convezione del vapore" 1/(3, e dello spessore equivalente allo strato d'aria sD di questo strato.

Isolamento acustico e acustica dell'edificio Le perturbazioni elasto-meccaniche con frequenze comprese tra 16 e 20.000 Hz vengono percepite dall'orecchio come rumore - quando generano nell'aria variazioni di pressione superiori a p0 = 20 LiN/m2. Per via della grande ampiezza dì banda tra il confine inferiore della percezione della pressione acustica da un lato e, per esempio, la situazione particolarmente fastidiosa per non dire dolorosa (oltre che dannosa per l'orecchio non protetto) che si avverte nelle immediate vicinanze dì una fonte di rumore estremamente forte (come sul campo d'aviazione di un aeroporto militare) dall'altro, la pressione acustica è indicata nella pratica nella relativa scala logarìtmica come livello di pressione acustica:

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in decibel (dB)22. Se l'onda acustica si diffonde nell'aria, si parla di rumore aereo; la diffusione nei solidi 23 viene definita come rumore d'urto. Nella pratica edilizia interessano soprattutto i possibili fastidi dovuti alla trasmissione del suono proveniente dal traffico, dalle abitazioni, dal lavoro o dal tempo libero su altre sfere lavorative o residenziali, per cui si parla • all'interno degli edifici della necessità dì un isolamento sufficiente dal rumore aereo e da calpestio 24 ; • sull'involucro esterno degli edifici della necessità di una sufficiente protezione dai rumori d'urto, Tutte le misure protettive si basano su interventi volti alla soppressione del suono alla fonte (al luogo di origine) oppure lungo il percorso tra la fonte e I'"ascoltatore". La lotta alla trasmissione del suono dall'esterno dell'edificio o da un altro locale al "locale ricevente" (il locale di soggiorno della persona da proteggere) avviene sempre attraverso l'insonorizzazìone; se la fonte acustica si trova nella stessa stanza dell'"ascoltatore" da proteggere, si deve ridurre il livello acustico dominante nel locale con interventi di acustica architettonica (assorbimento acustico = fonoassorbimento). Circa le caratteristiche acustiche delle coperture, per quanto riguarda la protezione dal rumore esterno (isolamento acustico), ciò che interessa principalmente è la loro capacità di isolamento dal rumore aereo. Dove una copertura orizzontale è allo stesso tempo la chiusura comune (soffitto) di locali, per i quali sarebbe auspicabile evitare una fastidiosa trasmissione del rumore da un ambiente all'altro, si dovrà considerare anche la capacità di isolamento alla trasmissione longitudinale del rumore dell'elemento copertura orizzontale in contatto con le partizioni d'ambito che separano le stanze. Se una copertura orizzontale è solaio e pertanto componente dell'involucro perimetrale di una stanza dove si rendono necessarie misure di

22 Spesso l'uomo avverte con volume diverso due toni dello stesso livello sonoro, ma di frequenza diversa (due toni differentemente "alti" o "bassi"): è possibile capire questa "amplificazione" soggettiva effettuando il confronto con un tono da 1000 Hz che sia avvertito come ugualmente "elevato", il cui livello sonoro vale come volume del tono male interpretato dall'orecchio in relazione alla sua intensità, e viene indicato in phon. 23 II rumore aereo si diffonde esclusivamente sotto forma di onde longitudinali o ravvicinate, i rumori d'urto invece sì diffondono sia longitudinalmente sia sotto forma di onde trasversali o di taglio oltre che elastiche e d'urto. 24 Rumore di calpestio = forma particolare della propagazione del suono attraverso i solidi, tipica della trasmissione verticale del suono negli edifici.

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Fisica tecnica

Fondamenti

isolamento acustico, è essenziale anche la capacità di fonoassorbenza del suo intradosso (intradosso del soffitto). Isolamento acustico, protezione contro le immissioni

L'involucro esterno di un edificio è sottoposto a sollecitazioni acustiche delle quali è rilevabile l'entità in termini di intensità di rumore La (in dB). Affinché questo rumore venga ridotto a un livello sostenibile L: al momento dell'ingresso nell'interno dell'edificio - per motivi di igiene generale oltre che per garantire il benessere desiderato -, gli elementi architettonici esterni devono fornire una resistenza ai passaggio del rumore che, in quanto misura necessaria dell'isolamento al rumore aereo corrisponde per ordine di grandezza alla differenza desiderata dei livelli di pressione acustica La - l_s (37) In tal senso, è possibile raggiungere una resistenza elevata di questo tipo (un elevato livello dell'isolamento al rumore aereo) sia (negli elementi senza intercapedine) con una massa notevole (un elevato peso per unità di superficie) sia (in caso di elementi architettonici con intercapedine) con un favorevole potere di smorzamento dell'elemento architettonico in questione (ad esempio con aria o materiale elastico-smorzante intermedio). In quanto elemento architettonico esterno, la copertura orizzontale è un elemento dell'involucro

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dell'edificio utile a scopi di isolamento acustico. Essa viene sollecitata da rumori provenienti da varie fonti - tra i quali le forme più comuni sono il rumore proveniente da traffico stradale, su rotaia, aereo ed eventualmente anche marino, il rumore proveniente da impianti industriali o manifatturieri e, in misura sempre maggiore, il rumore proveniente dagli impianti tecnici delle abitazioni (ad esempio quelli posizionati sulla copertura orizzontale stessa). Di notte anche il fragore dei temporali può essere avvertito come un rumore insopportabile. Le varie fonti emettono rumori che tipicamente si differenziano per • intensità; • composizione (analisi dello spettro) e • in particolare in caso di rumori da traffico aereo o altro traffico, singoli eventi acustici discreti che si susseguono con intensità minore o maggiore. N diverse fonti di rumore si sovrappongono con le loro singole intensità La t sul luogo della percezione fino a formare un livello acustico totale (38) in dB. I solidi che si trovano sul percorso di propagazione del rumore dalla fonte al luogo di ricezione costituiscono degli ostacoli, che riducono il rumore che giunge comunque al luogo della percezione - passando intorno all'ostacolo. Il rumore che agisce sulla copertura orizzontale di un edificio, proveniente da una fonte che non si trova in diretto collegamento con la superficie

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Fisica tecnica

della copertura orizzontale, sarà generalmente di circa 5 dB "più silenzioso" rispetto al rumore proveniente dalla stessa fonte che agisce direttamente sulla facciata correlata alla copertura orizzontale, ovvero sulla superficie esterna dello spigolo della copertura orizzontale (si veda anche la norma DIN 4109 n, 5.5.1). Le tabelle 28 e 29 riassumono alcuni esempi dell'effetto diretto del rumore da traffico. Queste fonti di rumore agiscono senza alcuna attenuazione sulla copertura orizzontale quando si trovano in un punto più elevato rispetto alla copertura orizzontale stessa - il che vale generalmente per il rumore da traffico aereo ma, nelle zone montane con tratte ferroviarie e ponti stradali che spesso corrono sopra i tetti delle case, non di rado anche per altri tipi di traffico. L'effetto diretto del rumore esterno sulla copertura orizzontale può inoltre risultare anche dall'uso della copertura orizzontale stessa, o di coperture orizzontali vicine in posizioni più elevate - come nel caso di un ristorante su un tetto giardino o con il posizionamento (come spesso avviene) di rumorosi impianti di condizionamento sopra la copertura orizzontale. Le sirene delle faboriche vicine fanno pure parte di queste situazioni sfavorevoli. Requisiti relativi al potenziale di assorbimento acustico dei rumori aerei sono stati pensati principalmente per il caso normale della sollecitazione acustica indiretta da impianti creati dall'uomo o strutture tecniche, e si ritrovano nella norma DIN 4109 in relazione agli elementi architettonici esterni - e quindi anche alle coperture - (si veda la tacella30). Nel caso di una fonte di rumore posta direttamente sulla copertura orizzontale, con la quale viene a contatto, oltre all'effetto delle onde del rumore aereo si ha il trasporto diretto delle onde del rumore d'urto dalla fonte lungo la struttura della copertura orizzontale, la cui propagazione segue altre leggi (con successiva irradiazione acustica nel volume dell'edificio sottostante): in questo caso la copertura orizzontale deve fornire una sufficiente resistenza contro il rumore d'urto, che viene comunemente indicata, in caso di diffusione acustica verticale, come • livello di pressione normale del rumore da calpestio (in dB); ovvero • misura dell'isolamento dal rumore da calpestio TSM (in dB), grandezze tra le quali vale con sufficiente precisione la relazione (39) Nei casi in cui compaiono fonti straordinarie di rumore elevato (strade nuove o ampliate, nuovi impianti industriali) in zone già densamente abitate, l'onere della necessaria protezione dalle immissioni degli edifici già esistenti deve essere so-

stenuto dal nuovo costruttore. La relativa regolamentazione è riportata nella tabella 31, dove è considerata anche la protezione preventiva per gli abitanti che si devono ancora stabilire nelle vicinanze di una simile fonte di rumore. Nei casi già menzionati, nei quali la stessa superficie della copertura orizzontale viene utilizzata come "fonte di rumore" (ad esempio anche come superficie di movimento), il problema dell'isolamento acustico - in relazione alla sua gestione quotidiana - diventa un classico problema di acustica edilizia di isolamento dal rumore aereo e d'urto all'interno dell'edificio. La copertura orizzontale diventa una copertura sottostante a uno "spazio rumoroso" e di conseguenza deve soddisfare requisiti relativi al suo potenziale di assorbimento del rumore aereo e di calpestio, che sono per esempio stabiliti nella norma DIN 4109 (si veda la tabella 32). Propagazione acustica longitudinale

Per l'isolamento acustico "da ambiente ad ambiente" all'interno dell'edificio, accanto alle partizioni stesse, sono importanti anche gli elementi architettonici che le accompagnano27. Tali elementi accessori possono contribuire in molti modi, che possono coinvolgere anche la partizione stessa, al passaggio totale del rumore (si veda DIN 4109, allegato 1, n. 5.1), L'entità con cui l'elemento accessorio contribuisce alla conduzione acustica da ambiente ad ambiente viene descritta attraverso il suo livello di fonoassorbenza longitudinale se la partizione tra due ambienti A e B possiede un livello di assorbimento del rumore aereo e viene affiancata da n elementi con valori di assorbimento acustico longitudinale da l'effetto fonoassorbente raggiungibile tra questi due ambienti viene calcolato mediante

(40)

Sulla base di questa relazione è chiaro quale significato possa spettare a un limitato potenziale fonoassorbente longitudinale di una copertura orizzontale, se essa costituisce allo stesso tempo la chiusura superiore comune di ambienti che devono essere bene isolati l'uno dall'altro dal punto di vista acustico. In questo caso bisogna esaminare con attenzione: • le coperture orizzontali leggere (ad esempio particolari coperture in travi di legno, o tetti realizzati sulla base di strutture a pannelli o a sandwich); ovvero • i controsoffitti leggeri nel caso in cui rappresentino la chiusura dell'ambiente. La separazione dell'impalcato (sottostante) della copertura orizzontale con la par-

27 Nel caso dì un solaio che divide le stanze, gli elementi accessori sono le pareti comuni a entrambe le stanze, o, nel caso di una parete interna che incontra una facciata, la facciata stessa, una parete interna, il pavimento e il soffitto.

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Fisica tecnica

Fondamenti

tizione di separazione ovvero l'interruzione di questo impalcato attraverso il muro divisorio sono interventi strutturali più volte utilizzati per migliorare l'acustica. Nella tabella 33 sono riassunti - a scopo orientativo - i valori matematici derivabili dalla norma DIN 4109 circa l'entità dell'assorbimento acustico longitudinale delle coperture orizzontali su edifici con struttura a scheletro o in legno.

"assorbita" a, viene definita grado di assorbimento dell'elemento, e la risultante superficie di assorbimento acustico (in m2) (41)

determina il tempo di riverberazione che interviene in uno spazio di volume V (in m3) (42)

Acustica architettonica

28 Come un aumento del livello di rumore di fondo "in assenza di eventi".

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La già menzionata necessità di proteggere persone o funzioni all'interno di un ambiente da disturbi/fastidi/danni dovuti a fonti di rumore che si trovano nella stessa stanza, appare in tutti quei casi nei quali un numero considerevole di ascoltatori desidera comprendere perfettamente chi parla o godere di suoni in modo fedele all'originale; riflessi "duri" sulle superfici perimetrali della stanza e sui mobili ovvero un assorbimento acustico non equamente distribuito, effetti di interferenza o di eco oppure livelli di pressione acustica distribuiti in maniera estremamente diseguale nella stanza possono avere effetti negativi. Ognuno dei diversi elementi materiali o strutturali delle superfici solide A: all'interno di un ambiente riflette solo una determinata percentuale dell'energia acustica che lo colpisce. La percentuale

(T in secondi). Nella misura in cui non è possibile influire, o è possibile farlo solo in maniera estremamente limitata, sulla geometria spaziale o sulla posizione delle fonti di rumore nella stanza, e sono fuori discussione anche altri interventi acustici28, il mezzo più significativo per migliorare le caratteristiche di acustica architettonica di una stanza è l'ingrandimento (o riduzione) della superficie di assorbimento acustico, e pertanto del tempo di riverberazione. Nella tabella 34 sono riassunti tempi di riverberazione comunemente classificati come favorevoli per edifici/stanze con requisiti tipicamente elevati di acustica architettonica. In pratica tuttavia non tutte le superfici perimetrali di una stanza hanno lo stesso valore dal punto di vista del loro adattamento alle misure di isolamento acustico: ad esempio, l'ingrandimento del grado di assorbimento acustico di 1 m2 della superficie di pavimento ha - per svariati motivi - un effetto generalmente minore rispetto all'identico

Fisica tecnica

ingrandimento del valore a di 1 m2 della superficie di parete o soffitto. Per questo motivo e per il fatto che non di rado proprio in locali o edifici con elevati requisiti di acustica architettonica (chiese, sale musicali) la copertura coincide con la copertura orizzontale dell'edificio, è possibile comprendere il significato della capacità fonoassorbente dell'intradosso delle strutture di copertura.

Fondamenti

Simboli matematici Nella parte sulla termodinamica degli edifici (p. 80 e segg.) vengono utilizzate simboli matematici, di cui spieghiamo il significato.

La tabella 35 contiene i gradi di assorbimento acustico tipici di alcuni materiali o controsoffitti, che possono essere impiegati come intradossi di coperture orizzontali.

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Materiali e strati

Premessa

1

Nella letteratura tecnica più antica e nel linguaggio dei cantieri si trova ancora la definizione di "tetto freddo", che deriva dall'idea di un raffreddamento del manto di copertura nel corso di tutto l'anno, ma superata e fisicamente non corretta, alla quale in questa sede si rinuncia per principio.

2

Le severa delimitazione tra il gruppo delle coperture "orizzontali" da un lato, la cui trattazione resta riservata all'Atlante delle terrazze, pubblicato in questa stessa collana, e il gruppo delle coperture "piano-inclinate" dall'altro è stato tratto da una rappresentazione di R Hart. In questo contesto vale la pena di notare che ancora nel 1973 l'associazione dei costruttori di tetti intendeva come "copertura orizzontale" dal punto di vista tecnico-strutturale un tetto a più strati ( ... ) con una pendenza niferiore al 40,4%.

100

Due sono le forme principali di copertura che acc compagnano l'intera storia dell'architettura. • Il tetto ventilato'1 affonda le radici delle proprie origini nelle abitazioni costruite dall'uomo la cui chiusura superiore aveva andamento prevalente a punta, a spioventi o a cupola (tenda o capanna), il cui rivestimento era realizzato in foglie, pelli, tessuti, cortecce, rami e foglie o foglie e canne ovvero in materiali stratificati come argilla e terre impermeabili e che era ventilata in maniera naturale. L'aria poteva entrare nell'interno attraverso un ingresso generalmente basso o attraverso la correlazione tra "involucro" e substrato naturale e - dopo essere stata riscaldata dal calore dei corpi o dal focolare - uscire nuovamente attraverso il punto più alto o colmo, trasportando con sé l'aria viziata, il fumo e gli odori. Le necessarie sezioni di apertura venivano previste dai costruttori e abilmente strutturate per respingere la pioggia e perfino per recuperare una parte dell'energia termica contenuta nell'aria di scarico tramite il materiale dell'involucro della copertura che essa attraversava. È provato che già in epoca presumerica sorsero, non casualmente e per volontà singola, ma progettati sistematicamente e abbelliti con decorazioni, edifici con coperture di tappeti di canne su incannicciato e con marcato carattere di copertura orizzontale nella loro articolazione frontale. La disposizione delle aperture di ingresso e di scarico dell'aria, oltre che la geometria spaziale, creava in tutti questi edifici un movimento permanente dell'aria all'intradosso del manto di copertura esterno, che si avvicinava molto per intensità ed effetto alla ventilazione di un moderno tetto a leggio. Facendo un paragone con la configurazione oggi comune del tetto ventilato si ha una differenza solo nel fatto che nei tetti storici descritti mancava la separazione oggi comune tra aria esterna condotta verso l'interno e aria dell'ambiente: l'aria che scorreva all'intradosso dell'involucro esterno era di conseguenza considerevolmente più calda dell'aria esterna. Proprio questa variazione della ventilazione del manto di copertura ha oggi significato in un contesto diverso (si veda il paragrafo La copertura utilizzata per scopi energetici, p. 123). • Il tetto non ventilato o chiuso può pure essere ricondotto, con un'analoga generalizzazione, alle abitazioni naturali con carattere di rifugio, che si offrivano ai nostri antenati sotto forma di caverne e grotte. La loro caratteristica era nella maggior parte dei casi una copertura spessa e impermeabile, in

roccia o terra, e che dal punto di vista geometrico sovrastava uno spazio prevalentemente disposto orizzontalmente. Il ricambio d'aria avveniva attraverso una debole convezione nel primo ambiente cavo, accanto all'unica apertura (quando non si trattava di caverne accessibili da più punti e da varie direzioni del cielo). Imitazioni artificiali di questo modello sono le abitazioni del paleolitico superiore scavate nel loess, chiuse con una copertura essenzialmente orizzontale (all'estradosso del terreno circostante, e presumibilmente talvolta ricoperte di terra), che possono valere come precursori dei giardini pensili (si veda il paragrafo II giardino pensile, a p. 119). Ma anche le caverne "scavate" dalla mano dell'uomo in rocce di montagna relativamente friabili - come quelle che si possono trovare ancora oggi in Turchia - appartengono a questa categoria. In questa "forma di copertura", una marcata ventilazione inferiore della copertura della caverna, nel senso in cui la prendiamo in considerazione come caratteristica del nostro tetto ventilato, non era né data da differenze di pressione esterna determinate dall'altitudine, né raggiungibile con sistemi termici (ovvero con l'accensione di un focolare all'interno della caverna). La letteratura più recente predilige, invece della differenziazione tra tetto ventilato e non ventilato, una suddivisione delle coperture tra struttura con e senza intercapedine. In questo senso il tetto della caverna - per i motivi menzionati - deve essere classificato come copertura orizzontale tipica senza intercapedine, mentre i manti di copertura ventilati dei nostri antenati, definiti sinteticamente in precedenza, sono privi di alcune proprietà delle coperture con intercapedine. Se nelle pagine seguenti si parlerà solamente di forme orizzontali delle coperture, è necessario fornire in primo luogo alcune considerazioni sulle caratteristiche strutturali che differenziano queste geometrie dalle forme di tetto piano-inclinate. • La copertura piano-inclinata2 possiede di regola una capriata, ovvero una propria struttura portante per il manto di copertura; lo spazio attraversato dalla capriata non viene sfruttato o, nel migliore dei casi, resta una superficie "all'aperto sotto una protezione". Il frontone è una parete esterna, che chiude un volume non utilizzato. Questo fatto non completamente soddisfacente dal punto di vista dell'utilizzo ha provocato - soprattutto in tempi dì maggiore necessità di spazi - la tendenza in costante aumento allo sfruttamento delle capriate, dove le varianti più recenti di queste soluzioni di sfruttamento ne hanno mo-

'Materiali e strati

dificato ii carattere originale - ovvero quello di un tetto ventilato. Esempi possono essere le cosiddette soluzioni a "copertura termica" e le solette in cemento armato corrugate "a forma dì padiglione" con copertura rialzata e non ventilata. La copertura orizzontale sfrutta di regola il solaio dell'ultimo locale come struttura portante. I frontoni scompaiono; come elemento di correlazione formale che non delimita alcuno spazio utilizzabile appare molte volte un bordo o un attico. Se la copertura orizzontale è praticabile o viene usata come giardino pensile, al bordo della copertura spetta una funzione tecnica - ovvero quella di parapetto. • La copertura piano-inclinata e il frontone sono disposti in modo da dover essere inclusi nella facciata dell'edificio. La copertura orizzontale è generalmente sottratta alla vista dal livello del suolo; ciò assicura un certo grado di intimità, che suggerisce certi utilizzi (ad esempio per solarium e piscina). Alcuni autori, che prediligono occuparsi dello sfruttamento delle coperture orizzontali come giardini, le considerano come uno spazio non coperto della casa ovvero come proseguimento verticale del volume utile dell'edificio. • La copertura piano-inclinata, per via della sua inclinazione, non è concepita per una sollecitazione o un impiego che siano collegati a un grande carico meccanico o a un aumento di carico difficilmente prevedibile o solo in modo incompleto durante il periodo di costruzione o di sfruttamento. La struttura sottostante portante del suo manto di copertura viene regolata sul peso proprio, assunto come immutabile, della copertura oltre che sui carichi prevedibili di neve e vento (unici carichi aggiuntivi). Ciò vale anche quando si giunge all'inerbimento estensivo. Le coperture orizzontali, invece, hanno superfici che per la loro natura ricevono carichi supe-

Fondamenti

riori di neve e, in casi speciali, anche di acqua piovana. Esse favoriscono - come già spiegato - il loro sfruttamento, dove sopralzi, superfici praticabili e inerbimenti intensivi portano a carichi molto superiori. Nelle coperture orizzontali sotto il manto di copertura troviamo in prevalenza strutture e strati portanti orizzontali, che possono essere studiate in maniera semplice per carichi elevati e aumenti di carico durante il periodo di impiego dovuti alla struttura o tipici dei materiali. • La geometria della copertura piano-inclinata le assicura un vantaggio naturale in relazione allo smaltimento delle acque meteoriche e di fusione. La linea di caduta colmo-gronda definisce ampiamente direzione e intensità del deflusso. Per la copertura orizzontale invece - in particolare in caso di presenza di un sopralzo perimetrale più elevato rispetto al punto più elevato della superficie del tetto - si deve fissare un piano di smaltimento, nel quale si sceglie più di rado di condurre le acque di scarico verso l'esterno (verso la facciata) che non verso l'interno (fatto insolito neile coperture piano-inclinate). Oggi nei paesi industrializzati si sono imposte alcune forme specifiche di tetto ventilato e non ventilato; esse esistono accanto alle cosiddette "forme originarie" - talvolta perfino in situazioni di sollecitazione simili da un punto di vista climatico e di tecnica dì utilizzo - e hanno di recente spinto gli osservatori critici a confronti i cui risultati non sempre sembrano provare reali progressi nelle tecniche costruttive. La tendenza generale della nostra epoca a prediligere soluzioni più naturali e materiali locali rafforza questi giudizi. Le forme estetiche "moderne" più importanti di questi tipi fondamentali verranno descritte in seguito nella loro relazione alle coperture orizzontali.

2.3.1

Coperture orizzontali

Le coperture: • proteggono dall'acqua; • proteggono dai caldo e dal freddo; • sopportano carichi. Sovente sono ventilate.

La loro struttura richiede ulteriori strati con caratteristiche • antidiffusione; • di compensazione; • di resistenza alle radici; • di conduzione delle acque; • di rinforzo; • di isolamento rispetto ai rumori d'urto.

101

Materiali e strati

Fondamenti

Soluzioni ideali Lo strato isolante è inserito tra parte resistente e manto impermeabile. Ciò richiede ... Il tetto non ventilato ... l'introduzione di una barriera al vapore sopra la parte resistente. Come protezione del manto impermeabile...

... contro qualsiasi sollecitazione da clima e carichi si sono dimostrati utili strati di compensazione e strati di ghiaia.

Già ne! 1967 W. Henn ha proposto per le coperture orizzontali con guaine di impermeabilizzazione pendenze minime della struttura portante che sostiene il manto impermeabile considerevolmente maggiori, pari al 5% o più.

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Nelle coperture orizzontali il tetto non ventilato nella sua forma tradizionale, spesso definita in modo impreciso "tetto caldo", recita in termini di tradizione e frequenza un ruolo dominante analogo a quello della copertura ventilata in relazione alle coperture piano-inclinate. È questo il motivo per cui il tetto non ventilato si trova all'inizio di ogni descrizione. Nella sua forma tradizionale esso appare come copertura senza intercapedine. In questa forma contiene al massimo una volta ognuno degli strati funzionali necessari - strato portante, manto impermeabile, strato isolante, a volte isolamento al rumore da urto -; diverse funzioni possono anche essere raggruppate in un solo strato di materiale. Manto impermeabile sopra strato isolante

Nella forma più leggera della copertura orizzontale non ventilata senza intercapedine, la struttura portante è composta da una soletta monolitica in cemento armato o cemento armato precompresso con o senza pendenza, sulla quale eventualmente viene posato un massetto di asfalto o di cemento per creare la pendenza desiderata. La creazione della pendenza desiderata con calcestruzzo oppure direttamente sul calcestruzzo della struttura portante ha il vantaggio di potere operare con uno spessore di isolamento costante e di poter trasmettere al manta di copertura con una rigidità costante del suo allettamento questo dislivello senza particolari interventi ulteriori. Poiché la creazione di superfìcì in calcestruzzo inclinate presenta spesso difetti oppure è resa sicura solo con interventi molto costosi, si sceglie in genere di creare un massetto delle pendenze sul calcestruzzo della soletta. I massetti delle pendenze - in quanto strati che sorreggono il manto impermeabile - devono generare una pendenza di almeno II 2%, meglio di più3, e non possono avere uno spessore inferiore ai 4 cm nel loro punto più sottile. Possono essere realizzati come massetto delle pendenze correlato oppure poggiante su uno strato separatore. Se dopo la preparazione della soletta al rustico è necessario interrompere i lavori (ad esempio per il sopraggiungere dell'inverno), è possibile (scegliendo il materiale giusto) applicare temporaneamente sul calcestruzzo uno strato protettivo, che può in seguito servire da strato separatore sotto il massetto delle pendenze che verrà posato. Un'importanza decisiva per l'ulteriore strutturazione del tetto spetta alla questione di quale ma-

teriale si debba utilizzare per realizzare il manto di copertura superiore (la protezione contro la pioggia o l'acqua): in genere si tratterà - secondo materiale e spessore - di uno strato la cui permeabilità al vapore acqueo non sarà chiaramente maggiore di quella della struttura sottostante, composta da struttura portante e strato isolante; questo deve essere ovvio nei manti di copertura tradizionali costituiti da guaine bituminose o guaine sintetiche a base di polietilene (PE), da guaine plasto-bituminose o materiali simili (si veda il paragrafo Materiali, p. 125 segg.). Per evitare ristagni di condensa nella zona dello strato isolante (impregnazione della copertura) è necessario disporre sopra la pendenza una barriera contro il vapore di dimensioni adeguate, prima di posare il materiale di isolamento termico. I casi in cui sì possa rinunciare a questa barriera contro il vapore sono così rari nella pratica che la necessità di una tale barriera tra struttura resistente e isolamento termico può essere considerata una caratteristica del tetto non ventilato. Nelle rappresentazioni più semplici - e spesso anche per facilitare lo sviluppo del progetto - si richiede in questo punto una "barriera al vapore"; secondo il significato vero e proprio del termine, ciò significherebbe l'impiego di un materiale "assolutamente" impermeabile al vapore. Questa caratteristica sarebbe ad esempio da ascrivere alle lamiere senza giunzioni, ma a nessun materiale che venga seriamente preso in considerazione nella prassi della costruzione di coperture. La norma DIN 4108 elude questo problema terminologico definendo gli strati con uno spessore equivalente a strato d'aria da 100 m come "barriere al vapore", sebbene si intendano "schermi al vapore sufficientemente dimensionati nella prassi". Anche la nuova versione delle direttive sulla copertura orizzontale ha trovato una via d'uscita da questa imprecisione terminologica con un riferimento relativizzante alla DIN 4108. Più precisa - anche se più costosa - è la nuova versione della corrispondente norma austriaca B 8110, che parla della grandezza necessaria dello "spessore equivalente in diffusione a strato d'aria" ed evita la coppia di concetti "barriera al vapore-schermo al vapore". La norma svizzera 564.271 utilizza il concetto di "barriera al vapore", stabilendo tuttavia allo stesso tempo che essa è identica a uno spessore equivalente in diffusione a strato d'aria di almeno 130 m. Sia nella DIN 4108 sia nelle norme austriache o svizzere viene raccomandata la verifica matematica (per tutti i casi non chiari per esperienza o manifestamente, da non realizzarsi però in modi uguali) dei requisiti di un intervento di blocco della diffusione: in linea di principio la misurazione minima della barriera contro i! vapore necessaria avviene tuttavia sempre in modo che lo spessore equivalente a strato d'aria sia chiaramente maggiore (ad esempio di dieci volte) ri-

Materiali e strati

spetto alla somma degli spessori equivalenti a strato d'aria • della metà dello spessore dello strato di isolamento termico; • + il manto di copertura; • + fogli/guaine che giacciono sul manto di copertura; • + strati di terra impermeabili sul manto di copertura; • + strati d'acqua che si trovano sul manto di copertura (in caso di tetti con zona di ristagno; si veda // giardino pensile, pp. 119-20). Nella misura in cui sotto la copertura presa in considerazione non dominano pressioni parziali da vapore acqueo insolitamente elevate e durature (bagni turchi, lavanderìe e altri casi senza aspirazione continuata del vapore), si possono considerare sufficienti spessori equivalenti a strato d'aria di 300 m o più senza ulteriore verifica, perché le quantità di vapore che essi lasciano penetrare non superano i = {p (aria ambiente) - p (punto di rugiada)} x 1440 h/anno : 300 m < 0,00000067 kg/(mhPa) x {3200 Pa- 200 Pa} x 1500 h/anno : 300 m < 0,01 kg/(m2 x anno). Anche se non avvenisse alcuna diffusione attraverso il manto esterno di copertura, questa quantità darebbe dopo trent'anni un film di condensa di soli 3 mm di spessore oppure, in caso di assorbimento di questa condensa in (ad esempio) 10 cm di espanso rigido isolante (densità: 30 kg/m3) si avrebbe dopo questo tempo un contenuto di umidità nel materiale isolante pari al 10% del suo peso. In condizioni oltremodo sfavorevoli - in particolare quando gli strati portanti e gli altri strati sotto la barriera al vapore possiedono già caratteristiche di isolamento termico - non si può escludere una temporanea condensazione del vapore acqueo diffuso sotto la barriera. Per evitare che, in caso di temporaneo riscaldamento (soprattutto d'estate), la quantità di condensa, seppur minima, che sì accumula nella superficie tra estradosso della parte resistente e barriera al vapore possa, a seguito della sua evaporazione, esercitare una pressione insostenibile sulla barriera al vapore, molti esperti hanno consigliato uno strato intermedio composto da velo di vetro, definito strato di espansione, posto tra estradosso della soletta al rustico e barriera al vapore. Non è possibile provarne la funzione in maniera univoca: in ogni caso esso può espletare il compito assegnatogli in maniera duratura solo se - anche sotto il carico gravante dopo la realizzazione della copertura - mantiene la possibilità di flusso orizzontale e, attraverso una adeguata conformazione del bordo del tetto, sia possibile scaricare la pressione eccedente verso l'esterno. Si parlerà ancora di questo aspetto in relazione alle forme di bordi nelle coperture orizzontali (p. 142 e segg.).

Fondamenti

Le "direttive sulle coperture orizzontali" dell'associazione dei costruttori di tetti, auspicano proprio in questo punto della struttura del tetto uno strato ventilato, ma rinunciano alla spiegazione di cui sopra, difficilmente sostenibile dal punto di vista fisico. Correttamente assegnano a questo strato la funzione di strato separatore e di compensazione, che deve • superare per quanto possibile le fessure nel cemento armato e le modificazioni dei giunti di dilatazione determinate dal ritiro nelle strutture in legno nella struttura portante e • proteggere per quanto possibile lo strato seguente (in genere la barriera al vapore) contro le rugosità e gli attacchi chimici provenienti dallo strato inferiore. Di conseguenza, questa raccomandazione ammette anche per questo scopo fogli correlati per indipendenza, dove quindi non è possibile un flusso libero. Sugli strati inferiori inchiodabili (ad esempio in legno o materiali di legno) si consiglia espressamente uno strato separatore che da alcuni anni viene ritenuto irrinunciabile. Nel tetto non ventilato, sulla barriera al vapore viene posto l'isolamento termico. Il materiale isolante da utilizzare viene deciso sulla base di alcuni requisiti, quali la portata meccanica, il comportamento in caso di incendio e primariamente la conduttività termica X; lo spessore d del materiale viene stabilito sulla base della resistenza alla diffusività termica dA. Scelta e caratteristiche dei materiali isolanti vengono trattati in maniera esauriente a p. 135, dove viene discusso l'argomento "materiali per isolamento termico". Si consiglia in genere di inserire uno strato separatore (come fogli di PE correlati per indipendenza con sormonto) tra barriera al vapore e materiale isolante, per evitare • danni alla barriera al vapore durante la posa della sostanza isolante e • attriti tra barriera al vapore e strato isolante. Lo strato separatore è un "obbligo" quando si utilizzano barriere al vapore bituminose (ad esempio con armatura di alluminio) da un lato e in caso di incerta o scarsa compatibilità con il bitume dello strato isolante dall'altro. Prima della posa del manto di copertura lo strato di isolamento termico viene coperto all'estradosso con uno strato separatore. A questo strato separatore - descritto nelle direttive sulle coperture orizzontali come "strato di compensazione della pressione del vapore e/o strato separatore" - vengono destinati (secondo le necessità della struttura, dei materiali e delle sollecitazioni della copertura) compiti diversi e in parte complessi: • questo strato, come lo strato di compensazione sottostante alla barriera al vapore, deve attutire la trasmissione di movimenti e sollecitazioni provenienti dallo strato sottostante (isolante) a quello superiore (il manto di copertura) e garantire un movimento per quanto possibile libero del manto di copertura; • deve limitare (a vantaggio della struttura del tetto) i picchi locali della pressione parziale del vapore acqueo in conseguenza dell'evaporazione 103

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Materiali e strati

dell'umidità, che si è trasferita nella copertura o vi era penetrata durante la costruzione, prevenendo con una ripartizione orizzontale la temuta vescicatura del manto di copertura, e • ci si attende nel caso specifico un temporaneo e limitato effetto di isolamento termico, sufficiente a evitare la fusione superficiale di un isolante espanso durante la posa di un manto di copertura da lavorare a caldo (bituminoso). Esistono di conseguenza - a seconda dei compiti menzionati che devono essere gestiti nello strato separatore - anche diverse forme: • in caso di isolamento con fibre minerali o con materiale di riporto si può avere lina compensazione della pressione del vapore già all'interno dello strato isolante, in modo che non sia più necessario il requisito di una buona diffusione orizzontale dello strato separatore; • può essere tuttavia necessario inserire uno strato separatore in velo di vetro se si deve raggiungere un determinato effetto di isolamento termico dello strato separatore a protezione di un isolante in espanso in caso di lavorazione "a caldo" del manto di copertura. • Se entrambi i compiti dello strato separatore decadono - sia quello di compensazione della pressione sia quello di protezione dal calore -, la funzione rimanente di disaccoppiamento delle deformazioni tra manto di copertura e strato isolante può essere espletata anche da fogli plastici (ad esempio a base di PE) multistrato correlati per indipendenza e sormontati tra di loro.

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Si veda il paragrafo // tetto ventilato, p. 112 e segg.

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Si veda il paragrafo // tetto ventilato, p. 112 e segg.

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Il manto di copertura superiore, preferibilmente in più strati, può essere composto da: • materiale bituminoso (guaine bituminose o plasto-bituminose sovrapposte) ovvero • guaine sintetiche disposte su più strati correlate in indipendenza e saldate tra di loro, dove in ogni caso una delle guaine dovrebbe essere in grado di resistere da sola alle sollecitazioni che intervengono sul manto di copertura. Un manto di copertura bituminoso viene di regola realizzato in cantiere - il manto di copertura con guaine sintetiche può essere anche prefabbricato per grandi estensioni. Guaine di elevato valore di tipo sia bituminoso sia sintetico vengono oggi generalmente rinforzate da armature tessili, in velo di vetro oppure a base plastica, e sono definite nelle norme che regolano questo tipo di supporto. Ulteriori dati sui materiali del manto di copertura si trovano nel paragrafo Materiali (sotto Impermeabilizzazione contro l'umidità, p. 131 e segg.). Il manto di copertura monostrato su base bituminosa è più di un'eccezione; al contrario oggi vengono impiegate con successo guaine sintetiche di elevato valore (ad esempio in PVC) come manti di copertura monostrato. Una forma di manto di copertura monostrato è costituita anche dalla copertura in lamiera - in rotoli di lamiera di alluminio, rame o acciaio inossidabile, che si trovano spesso ad esempio nelle coperture piano-inclinate - dove i bordi dei ro-

toli sono collegati dinamicamente attraverso apposite aggraffature (ad esempio il "giunto in piedi a doppia aggraffatura") e resi impermeabili alla pioggia e agli spruzzi d'acqua, A causa del rischio di minori percolazioni nel caso di grandi quantità di acqua, nel caso di un ristagno di acqua di fusione o nel caso di un aumento della pressione dell'acqua causato dal vento, questi manti di copertura in lamiera vengono spesso sostenuti da un secondo manto impermeabile, in materiale bituminoso o guaine sintetiche, posato nel dislivello del tetto, che devia pìccole quantità di acqua di percolazione verso la linea di gronda. Esiste una certa equivalenza di funzione di questo "strato sottostante" con la cosiddetta "guaina inferiore" del tetto ventilato4. Al pari di qualsiasi copertura, il tipo di tetto qui presentato ha bisogno di un ancoraggio contro il "ribaltamento" dovuto all'azione del vento. Gli interventi necessari, in particolare il fissaggio della struttura (ad esempio con uno strato di ghiaia posato sopra il manto di copertura), sono regolati dalle norme di sorveglianza sui lavori di costruzione. Dettagli ulteriori verranno forniti nel paragrafo seguente, in relazione al tetto rovescio, naturalmente più interessato all'ancoraggio contro il vento (p. 105 e segg.). In corrispondenza dell'assegnazione delle rispettive funzioni, descritta all'inizio e differenziata sui tre strati principali della copertura orizzontale, per ognuna delle soluzioni di manto di copertura delineate - indipendentemente dal fatto che seguano ulteriori strati di protezione o praticabili e se la copertura debba essere soggetta a ulteriori sollecitazioni climatiche, meccaniche e chimiche - è necessario garantire in maniera duratura la sua funzione impermeabile. In generale il tradizionale tetto non ventilato mostra una serie dì vantaggi, per merito dei quali esso ha una maggiore diffusione come copertura orizzontale. • In nessun'altra soluzione è possibile scegliere il materiale isolante sulla base di costi, capacità isolante e altezza costruttiva - ma senza considerare aspetti collaterali come dilatazione e resistenza alle intemperie ovvero resistenza chimica e biologica. Con un funzionamento corretto di ' questa copertura né acque meteoriche né rugiada possono raggiungere lo strato isolante, e non si giunge nemmeno a flussi di diffusione del vapore, attraverso lo strato isolante, che favoriscono la dilatazione del materiale. • Rispetto al tetto ventilato, esso è più facile da realizzare e ha una struttura più semplice, non ha bisogno dì un dimensionamento sufficiente delle aperture di afflusso e deflusso dell'aria5 (spesso difficili da inserire in una copertura orizzontale per motivi estetici o tecnici) ed è spesso collegato a un'altezza meno elevata dell'edificio. • Analogamente al tetto ventilato esso possiede - rispetto alle forme di tetto rovescio che verranno descritte in seguito - il vantaggio di am-

Materiali e strati

mettere, in caso dì sufficiente dimensionamento della barriera al vapore al di sotto dello strato isolante (come spiegato a p. 134), la posa di ulteriori strati sopra il manto di copertura per ostacolare in misura maggiore o minore il passaggio del vapore. Ciò ha un significato particolarmente importante per i giardini pensili: con le tecniche attuali, inerbimenti intensivi con piante dall'apparato radicale particolarmente profondo ed essenze arboree ad alto fusto non presentano assolutamente alcun problema su questa forma tradizionale di tetto non ventilato. Strato isolante sul manto impermeabile (tetto rovescio)

A partire dagli anni settanta, la scelta di materiali non adeguati, una cattiva esecuzione dei lavori di costruzione e la mancata comprensione da parte dei committenti della necessità di una manutenzione anche di edifici concepiti per una lunga durata, hanno portato a danni alle tradizionali coperture orizzontali non ventilate. In genere si hanno perdite di impermeabilità all'acqua e l'emergere di danni da umidità nelle strutture e nelle pareti dell'edificio. Si tratta di una situazione molto diffusa, legata alla bassa qualità di molti edifici, conseguenza del boom edilizio che ha riguardato anche le coperture orizzontali dopo la seconda guerra mondiale. i committenti e i progettisti in questione oltre che i mass media, colpiti dal "carattere seriale" di questi danni, si sono trovati disorientati - e anche il mondo della tecnica si è visto spinto a riflettere maggiormente sui possibili miglioramenti alla copertura orizzontale non ventilata. In questo senso si sono individuate alcune delle caratteristiche che aumentavano il rischio di danni e in parte erano meritevoli di miglioramento in relazione alla durata e alla facilità di riparazione della struttura tradizionale; esse si riferivano tutte alla situazione del manto di copertura, in particolare nei luoghi più esposti. • Dove il manto di copertura è esposto alla luce solare senza protezioni, esìste per molti materiali del manto esterno (molto diffusi in passato) il rischio di essere danneggiati dalle componenti UV e IR della radiazione (si veda il paragrafo Materiali); tali situazioni si ritrovano ad esempio nelle correlazioni tra manto di copertura e attici, nei sopralzì o nei più alti elementi architettonici di correlazione o sulle coperture in fogli senza alcun rivestimento in ghiaia o terra. • Il basso coefficiente di conduzione termica6 della struttura al di sotto del manto di copertura serve, insieme alla disposizione delle resistenze alla diffusività termica, a far sì che il manto di copertura sia esposto a temperature estreme e a una sollecitazione di variazione di temperatura che raggiunge le temperature invernali più basse dell'aria esterna, supera notevolmente le più elevate temperature estive e lo rende soggetto senza alcuna attenuazione agli andamenti quotidiani delle temperature.

Fondamenti

• Il manto di copertura è l'elemento più sensibile della struttura del tetto, perché non può più adempiere alla propria funzione già in caso di lesioni di superficie limitata e non molto profonde. Queste lesioni - nei punti in cui la sua superficie resta senza protezione - possono essere causate dagli artigli e dai denti di animali oppure dalla "penetrazione" di sostanze chimiche, biochimiche e batteri. A causa dello stato del manto di copertura, che si trova sopra lo strato isolante - il quale non contrappone alcuna resistenza a una diffusione orizzontale dell'acqua penetratavi - si giunge rapidamente a ristagni estesi e a una sollecitazione chimica e microbica dello strato isolante stesso. È facile tuttavia, per il suo allettamento poco rigido, che danni meccanici al manto di copertura compaiano già durante lo svolgimento dei lavori, ad esempio durante la gettata e la spianata di un letto di ghiaia o durante la posa di un massetto protettivo. • Danni analoghi sono stati registrati in particolare nella zona delle correlazioni con l'attico e i bordi nei manti di copertura con letto di ghiaia, ovvero durante l'impiego di materiale ghiaioso non completamente antigelivo, per il fatto che le particelle più fini tendono a spostarsi verso il basso attraverso la ghiaia più grossa e vengono schiacciate sul manto di copertura. • L'allettamento ripetutamente descritto, e relativamente morbido, del manto di copertura, l'occasionale inclinazione (in caso di impiego di isolamento con espanso non uniforme e non completamente asciugato) dei pannelli isolanti e le variazioni dei rapporti di pressione a seconda della temperatura tra barriera al vapore e manto di copertura rendono difficile (in caso di copertura di questo tipo con assenza di pendenza o pendenza molto ridotta) garantire un perfetto deflusso dell'acqua; in caso dì manto di copertura senza rivestimento questo problema viene ulteriormente acuito dalle deformazioni che si verificano nel corso del tempo e sono irreversibili. Per questo motivo - come già più volte sottolineato - una., pendenza della superficie del manto di copertura pari ad almeno il 2%, che favorisca il deflusso dell'acqua, viene oggi considerata come la regola tecnica. • Correlazioni e chiusure del manto impermeabile in qualsiasi esecuzione - incollati o bloccati (si veda Bordi, correlazioni e conclusioni, perforazioni, p. 142 e segg.) - sono tanto più durature quanto più solido è l'allettamento; la situazione di queste correlazioni direttamente sopra uno strato di isolamento termico mediamente morbido o poco fisso è molte volte motivo di tagli nell'area di correlazione, con conseguente perdita di impermeabilità della copertura. Ciò vale per gli attici (costantemente isolati al fine di evitare ponti di calore) oltre che per le perforazioni per il passaggio di pali, pozzetti di raccolta o sfiatatoi. • Se la parte resistente della copertura viene realizzata solo a fine autunno, è necessario di solito disporre sopra di essa un isolamento invernale (ad esempio una guaina correlata per indipen-

Si veda il capitolo Fisica tecnica, p. 78 e segg.

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denza), che non supera l'inverno senza danni e pertanto non può essere utilizzata per la copertura finale (come barriera al vapore) o può esserlo solo parzialmente; in molti casi in cantiere ci si deve già accontentare se non si deve eliminare del tutto questa impermeabilizzazione di emergenza, con notevoli costì. Le particolari forme di copertura non ventilata che risultano dalle riflessioni precedenti si basano su una forma fondamentale, generalmente definita come "tetto rovescio", la cui struttura di strati viene adattata per quanto possibile ai requisiti di impermeabilizzazione e isolamento. Essa viene utilizzata sempre più spesso da quando l'industria dei materiali isolanti e le tecnologie di impermeabilizzazione hanno creato le condizioni tecnico-materiali per la sua realizzazione7. Una caratteristica essenziale del tetto rovescio è che il manto di copertura si trova in un'area di oscillazioni della temperatura limitate (perché protetto da un materiale isolante sovrapposto), ii che ha un influsso positivo sulla durata della copertura. Questa disposizione degli strati è possibile solo se il materiale isolante utilizzato è resistente alla corrosione, al gelo, al calpestio, alle deformazioni e all'umidità. In ogni caso l'umidità che nel corso del tempo penetra nel materiale isolante deve naturalmente raggiungere al massimo un livello tale da non danneggiare l'effetto di isolamento termico necessario e inserito nei calcoli. Il tetto rovescio - noto negli Stati Uniti come tetto IRMA (Insulated Roof Membrane Assembly) viene progettato e realizzato in quel paese già dal 1951. Il nome "tetto rovescio" è nato in Germania, dove questa copertura (in una specie di fase di prova) riuscì a prendere piede per la prima volta nel 1966; dal 1971-72 si sono accumulate per il tetto rovescio sufficienti esperienze con i materiali edili disponibili nell'Europa centrale e circa le sollecitazioni climatiche esistenti, cosicché da allora sono sorte e continuano a sorgere - partendo dalla Repubblica federale - sempre più coperture con struttura a tetto rovescio.

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Si veda il paragrafo Materiali, p. 125 e segg.

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Un caicoìo della distribuzione della temperatura sulla copertura può approssimarsi alle condizioni non stazionarie di una pioggia invernale con l'impiego di un "termodissipatore", che dipende dallo spessore dello strato, dalla temperatura e dalla velocità di flusso dell'acqua che scorre sopra il manto di copertura.

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Dati sulle particolari caratteristiche dei materiali isolanti per il tetto rovescio si trovano nel paragrafo Materiali termoisolanti, p. 133 e segg.

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// tetto rovescio semplice La forma di base del tetto rovescio resta sempre un singolo strato di isolamento termico sopra il manto impermeabile (si veda la figura 2.3). In questo caso lo strato isolante, ad esempio in pannelli di polistirolo estruso, viene correlato in indipendenza con aggraffatura a gradino e giunti sfalsati; i pannelli e i bordi, per quanto possibile impermeabili, devono essere ricoperti (preferibilmente con materiale ghiaioso e/o rivestimenti praticabili senza resistenza alla diffusione) e in questo modo protetti • contro sollecitazioni meccaniche troppo elevate, • contro radiazioni dirette UV e IR oltre che • contro vento e ristagni di acqua,

dove il normale deflusso dell'acqua verso il piano di smaltimento (in genere la superficie del manto di copertura) non deve trovare ostacoli insormontabili. Dalla caratteristica essenziale del tetto rovescio segue - come requisito dei materiali - la necessità che il materiale di isolamento termico conservi per lungo tempo le sue proprietà - che sono alla base del dimensionamento dello strato isolante e sono verificabili al momento della fornitura - e non si inneschino processi di marcescenza. L'industria ha messo a disposizione materiali isolanti di particolare struttura, la cui conduttività dopo assorbimento di V% di umidità secondo

è solo di poco superiore alla conduttività della sostanza isolante secca e che - a causa della struttura a celle chiuse o di una trascurabile capacità di ritenzione idrica capillare - non assorbe umidità anche dopo lunghi periodi (Vmax < 10%) o è in grado di perdere nel breve periodo l'umidità temporaneamente assorbita sotto l'influsso della forza di gravità. Se lo strato isolante non incontra pertanto riduzioni della propria capacità funzionale, si deve comunque fare attenzione che nel tetto rovescio le acque meteoriche discendano costantemente attraverso i giunti dei pannelli isolanti sul manto di copertura e da lì si dirigano verso lo scarico del tetto, il che in inverno può provocare una perdita di calore dovuta allo scambio di calore dal manto di copertura alla fredda acqua piovana o di fusione che scorre tangenzialmente8. Bisogna pertanto fare particolare attenzione al dislivello del manto di copertura di un tetto rovescio e alla non resistenza opposta dall'isolamento termico allo scorrimento. La disposizione strutturale del tetto rovescio mira, come già dimostrato, a proteggere il manto impermeabile del tetto dai danni dovuti a repentini cambiamenti di temperatura, a ripetuti passaggi da gelo ad acqua di fusione, alle radiazioni intensive UV e IR, all'attacco dell'ozono e alle grandi sollecitazioni meccaniche (in particolare acute, aguzze o di taglio) dovute al materiale di isolamento termico soprastante. Questi elevati requisiti tecnici possono essere soddisfatti solo da particolari materiali a base plastica, minerale o vetrosa, il cui adattamento e qualità devono essere verificati dalla relativa autorizzazione edilizia9. Dato che il manto di copertura del tetto rovescio viene protetto dallo strato di isolamento termico soprastante dagli influssi dell'andamento delle temperature esterne, scompaiono anche diverse "conseguenze dell'età", che altrimenti limitano la durata del tetto. Le variazioni di temperatura che appaiono rapidamente nelle zone marginali o nelle superfici incollate - e che sono sovente causa di fatica nel materiale -, le lisciviazioni favorite dall'aumento delle temperature (come quelle note per partico-

Materiali e strati

lari guaine bituminose) e ì "classici" effetti dell'età (dovuti alle percentuali di UV e IR della radiazione solare) in caso di guaine sintetiche non sufficientemente stabili contro gli UV: tutti questi effetti scompaiono, tanto che per il manto impermeabile di un tetto rovescio è possibile fare una prognosi di vita più favorevole rispetto alle coperture convenzionali. Il fatto che nel tetto rovescio si debba disporre uno strato "pesante", per la protezione contro il vento e i ristagni, sopra lo strato di isolamento termico, ha come conseguenza che pure lo strato isolante (eventualmente non stabile ai raggi UV) resta protetto contro la radiazione solare diretta. Per la conformazione del tetto rovescio si possono indicare alcune regole che hanno già dimostrato la loro validità. • Il tetto rovescio dovrebbe giacere su strutture sottostanti termovettrici. In questo contesto per 'termovettrici" si intendono strutture con una massa rispetto alla superficie di almeno 250 kg/m2. In caso di strutture sottostanti più leggere (< 250 kg/m2) la capacità di accumulo termico mancante - per evitare in condizioni sfavorevoli la formazione di condensa sul lato inferiore della soletta - deve essere compensata da una resistenza altrettanto efficace alla diffusione del calore dello strato isolante (la norma svizzera propone un valore di dA maggiorato del 20%, mentre quelle tedesche alla relativa autorizzazione costruttiva della sostanza isolante). • Nel tetto rovescio la pendenza è almeno tanto importante quanto nella copertura tradizionale non ventilata. Nel tetto rovescio la pendenza minima dell'1,5-2% richiesta nelle direttive tedesche sulle coperture orizzontali, oltre che in analoghe raccomandazioni estere, deve essere considerata indispensabile. • Come manto di copertura sono adatti tutti i comuni materiali impermeabilizzanti, nella misura in cui rispettino le direttive sulle coperture orizzontali. Se non si possono escludere incompatibilità tra i diversi materiali impermeabilizzanti o tra manto impermeabile e materiale isolante, in caso di superfici di contatto critiche si deve introdurre uno strato intermedio separatore resistente agli agenti atmosferici e imputrescibile (ad esempio in velo di vetro). • Sopra lo strato termoisolante del tetto rovescio si trova uno strato molto importante al quale spetta la funzione di proteggere lo strato isolante contro le radiazioni, l'ozono, la pioggia diretta, la pressione e il risucchio del vento oltre che dal calore e dalle scintille vaganti. In linea di principio queste diverse funzioni protettive possono essere conseguite anche attraverso una disposizione di più strati di materiali diversi - il che avviene soprattutto quando si prevedono impieghi speciali per il tetto rovescio (con requisiti più elevati) come i giardini pensili, la praticabilità per persone o veicoli o l'impiego agricolo. Come strato singolo di protezione e zavorra si adotta in molti casi la ghiaia tonda lavata di granulometria 16-32 mm, perché le sono propri una

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buona stabilità uniforme, un drenaggio ottimale e (in conseguenza della sua superficie poco assorbente) una bassa ritenzione dell'umidità, una bassissima durata di sollecitazione da umidità per l'isolamento dopo una pioggia oltre che costituire un ostacolo praticamente trascurabile ai processi di evaporazione lenta dal materiale isolante. La stabilità della ghiaia da 16-32 mm viene considerata sufficiente per la maggior parte delle sollecitazioni da risucchio del vento (si veda sotto il paragrafo / carichi, p. 57), Ai bordi e negli angoli delle coperture degli edifici più alti vengono inoltre aggiunti collanti per ghiaia per stabilizzarla, oppure lo strato di. ghiaia viene sostituito da griglie a camera permeabili all'aria o da lastre in calcestruzzo. Miscugli di sabbia e ghiaia si dimostrano meno adatti rispetto alla frazione di ghiaia pura da 1632 mm per la loro tendenza a separarsi e a formare uno strato inferiore più ricco di granuli fini, che accumula maggiore umidità superficiale e pertanto costituisce barriera al vapore, e per la loro tendenza a penetrare tra i pannelli isolanti. Nella misura in cui non si possono evitare particelle fini nella ghiaia impiegata, tra lo strato di isolamento e lo strato di sabbia si dovrebbe inserire uno strato separatore imputrescibile ma permeabile al vapore e che tenga lontana la percentuale fine. Masse da giudicare fin dall'inizio come leganti non dovrebbero in linea di principio trovare alcun impiego. Dalla spinta ascensionale (la tendenza al galleggiamento), alla quale sono soggetti i pannelli isolanti non sollecitati, segue che il peso per unità di superficie necessario, ovvero lo spessore minimo dello strato di ghiaia, dipende dal peso specifico e dallo spessore dei pannelli isolanti. Non esiste alcuna norma costruttiva per la protezione degli strati isolanti del tetto rovescie dal galleggiamento, ma dalle prevedibili forze di sollevamento è possibile calcolare le zavorre necessarie (ad esempio, lo spessore di uno strato di ghiaia di risulta). Spesso gli interventi effettuati per l'ancoraggio contro la forza del vento sono già sufficienti a impedire il galleggiamento. Dove questo non avviene, sono necessarie ulteriori zavorre che, tuttavia, con lo spessore dei pannelli isolanti oggi comuni sulle coperture ai sensi delle regolamentazioni dell'isolamento termico, sono insostenibili per i loro effetti statici, per lo spessore della ghiaia e dal punto di vista architettonico. Con l'ausilio di un adeguato "velo di stabilizzazione", teso da bordo a bordo sullo strato isolante e che sia sufficientemente appesantito (ad esempio con lastre di calcestruzzo) ai margini della copertura, si può ridurre lo strato minimo di 5 cm di ghiaia grezza, o a una struttura di giardino pensile ugualmente pesante.

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Fondamenti

Materiali e strati

Per l'impiego di pannelli di polistirolo estruso è possibile calcolare matematicamente lo spessore dello strato di ghiaia necessario per evitare un "galleggiamento" dello strato isolante, come con gli arrotondamenti - viene indicato nella tabella 1, dove si mostrano le possibilità di impiego del velo di stabilizzazione. • Come strato protettivo sono adatti anche elementi praticabili quali strati di malta fine legati mineralmente e incollati direttamente sullo strato isolante, pietre da pavimentazioni, pavimentazioni in impasto cementizio posate nel o sul letto di ghiaia oltre che quadrotti di calcestruzzo su supporti antipunzonamento - nella misura in cui gli elementi non sono di dimensioni troppo grandi, i giunti tra gli elementi permettono la diffusione (distanziati o riempiti solo con materiale non legante) e si conserva la protezione UV e IR. • Se si pone molta attenzione al fatto che lo strato isolante non si trovi costantemente impregnato d'acqua e che la diffusione del vapore acqueo dallo strato isolante verso l'alto non venga ostacolata da un massetto delle pendenze, si possono impiegare anche strati protettivi utilizzabili nei giardini in humus - ad esempio "come aiuole" o interrotti da zone di ghiaia. • In tutti i casi al momento della progettazione si deve considerare la resistenza alle sollecitazioni da pressione dello strato di isolamento - e questo per i casi più sfavorevoli (ad esempio per uno strato protettivo temporaneamente allagato). Il tetto rovescio, costruito secondo queste regole costruttive, mostra alcune proprietà fisiche tipiche, che sono riassunte in seguito. 1) Sollecitazione della temperatura: il manto impermeabile si trova "sul lato caldo" della copertura - il che indica che attraverso lo strato ìsolante superiore non solo è schermato contro i valori massimi e minimi, ma anche contro le variazioni rapide dT/dt della temperatura dell'aria esterna che avvengono nelle condizioni più sfavorevoli (pioggia torrenziale dopo prolungata radiazione solare, notte invernale serena dopo una giornata invernale soleggiata). Nelle figure 2.3.4 e 2.3.5 sono rappresentati l'andamento annuo delle temperature e i valori quotidiani medi dei minimi e massimi di temperatura oltre che le ampiezze delle oscillazioni mensili della temperatura del manto impermeabile della copertura sia per un tetto tradizionale rivestito dì ghiaia sia per un analogo tetto rovescio. Mentre il manto impermeabile del tetto rovescio è soggetto a differenze di temperatura di circa 13 K, temperatura massima e minima del manto impermeabile della copertura tradizionale differiscono di circa 85 K. La più moderata sollecitazione di temperatura del manto impermeabile del tetto rovescio non riduce solo le sue sollecitazioni meccaniche ma anche (nel caso di manto bituminoso) la tendenza alla lisciviazione e, in un manto con guaina sintetica, l'usura fisico-chimica dovuta agli 108

agenti atmosferici, prolungando così la durata del manto stesso. Nel tetto rovescio si devono mettere in conto superiori perdite termiche rispetto al tetto tradizionale a causa della più bassa temperatura di scorrimento delle acque meteoriche (scorrimento "sotto" lo strato isolante). Questo svantaggio può essere compensato aumentando lo spessore dello strato isolante di circa 1 cm rispetto al tetto tradizionale (Kramer-Doblander, 1986). Pertanto nella tabella 2 al calcolo dello spessore necessario dello strato isolante d in metri dove

kerf

valore di trasmissione del calore ammesso ovvero prestabilito in W/(m2 x K)

1 /L u resistenza alla diffusività termica di tutti gli strati di tetto sottostanti lo strato isolante in m2 x K/W 1/Sj

resistenza alla convezione termica sull'intradosso (caldo) della copertura in m2 x K/W

1 /a a resistenza alla convezione termica sull'estradosso (freddo) della copertura e conduttività termica del materiale isolante impiegato in W/(m x K) al risultato d è stato aggiunto d'= 0,01 m. Oltre a ciò l'andamento delle temperature all'intradosso della copertura di un tetto rovescio (si veda il diagramma 2.3.4) non si differenzia da quello di un tetto strutturato analogamente (fino al principio del rovesciamento) ma non ventilato: il risultato non deve sorprendere, se si pensa ai contributi praticamente trascurabili del manto impermeabile, della barriera al vapore e dei diversi strati di scorrimento e di compensazione all'intero effetto isolante e di ritenzione delle soluzioni di copertura qui confrontate. Per il tetto rovescio vale, come per il tetto tradizionale, il fatto che in caso di struttura leggera in particolare con una parte resistente estremamente leggera (ad esempio una lamiera grecata) - si deve prevedere un aumento della resistenza alla diffusività termica rispetto al requisito minimo contenuto nella norma DIN 4108 (quindi di regola uno spessore maggiore dello strato isolante), per garantire un sufficiente isolamento termico estivo e mantenere un'adeguata riduzione dell'escursione termica (tabella 3). 2) Trasferimento del vapore acqueo e rischio di condensa. Il tetto rovescio risponde al principio fisico, in caso di elementi architettonici esterni, di avere all'interno (sul lato caldo) piccole resistenze alla diffusività termica e grandi resistenze alla diffusione, all'esterno invece una percentuale per quanto possibile grande della capacità totale di isolamento termico dell'elemento architettonico e possibilmente nessuna o solo una minima resistenza alla diffusione.

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Contrariamente alla copertura tradizionale non ventilata, nella quale si deve evitare con la disposizione di una barriera al vapore il passaggio del vapore acqueo attraverso l'intera struttura del tetto e il rischio a esso collegato della formazione di condensa nello strato isolante, nel tetto rovescio il manto impermeabile, generalmente a tenuta di diffusione, si trova sul "lato caldo" della copertura. Così il vapore acqueo che si'diffonde attraverso la soletta portante di cemento armato si muove sotto il manto impermeabile a temperature ancora al di sopra del punto di rugiada; la formazione di condensa è esclusa. La quantità minima che attraversa il manto impermeabile trova la principale differenza di temperatura e il suo punto di rugiada solo nello strato isolante - quindi in uno strato che è ampiamente insensibile all'umidità e nel quale l'umidità può evaporare (se la copertura è adeguatamente strutturata). Non solo per questo motivo nel tetto rovescio si deve partire da un passaggio del valore acqueo più o meno costante attraverso gli strati della copertura che si trovano al di sopra del manto impermeabile. Evaporano sia le acque meteoriche che si raccolgono sul manto impermeabile (e che, grazie alla sua pendenza, vengono condotte, seppur non immediatamente, fino al più vicino pozzetto di raccolta o linea di gronda), sia le quantità d'acqua legate capillarmente e per assorbimento a e nei materiali che si trovano al di sopra del manto impermeabile - a seconda della temperatura e dell'umidità della struttura del tetto e dell'aria esterna - con velocità diverse, e di regola si diffondono (seguendo la differenza della

tensione di vapore) attraverso la struttura soprastante della copertura fino alla superficie e vengono assorbite dall'aria esterna. È naturalmente necessario che questa diffusione non venga impedita da uno strato troppo impermeabile e che le quantità d'acqua che in media giungono sotto questa zona a tenuta non siano maggiori di quelle che essa lascia passare sotto forma di vapore acqueo. Altrimenti si può giungere a un successivo impregnarsi del tetto, e a più lungo termine anche alla diffusione verso l'interno e alla formazione di condensa nell'espanso isolante a celle chiuse, e alla riduzione dell'effetto isolante. Le sostanze isolanti a fibre, utilizzate di recente per i tetti rovesci, possono sì rilasciare a poco a poco attraverso il sistema di smaltimento del tetto queste condense formatesi temporaneamente, ma il requisito di non coprire lo strato isolante di un tetto rovescio impedendo la diffusione resta secondo le concezioni prevalenti un "must" costruttivo. Gli strati con tenuta corrispondente a uno spessore equivalente a strato d'aria sd di oltre 1 m vengono classificati come preoccupanti, e quelli di oltre 10 m come errori di progettazione10. Poiché i manti impermeabili - come già spiegato - sono spesso relativamente impermeabili al vapore (ma ciò non deriva necessariamente dal principio fisico del tetto rovescio)11, nel caso di un manto impermeabile a minor tenuta di vapore il tetto rovescio può avere un ulteriore vantaggio nel fatto che l'umidità di costruzione ancora presente nello strato portante (ad esempio in cemento armato) al momento della co-

10 Tra essi vi sono gli strati di filtranti impiegati spesso sotto i massetti delle pendenze o gli strati di sabbia, fatti di fogli di polietilene spessi 0,2 mm correlati in indipendenza e sovrapposti - in particolare quando ì loro bordi sono compressi dalla zavorra o i fogli sono posati in due strati. Si devono assolutamente evitare strati isolanti a doppio strato - soprattutto in caso di pannelli di espanso, che vengono posati all'interno di un singolo strato con aggraffatura a gradino o da strato a strato con bordi sfalsati, 11 In caso di interpretazione letterale di questo principio il manto impermeabile dovrebbe, al contrario, essere piuttosto aperto alla diffusione - un requisito che viene tendenzialmente soddisfatto ad esempio nel caso di manti impermeabili della copertura di alto valore realizzati con guaine armate di PVC.

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pertura del tetto possa diffondersi verso l'esterno anche in seguito. Al contrario, come si può dedurre dalle regole costruttive elencate, per la funzione del tetto rovescio può essere importante una pendenza sufficiente a livello di manto impermeabile che eviti lunghi ristagni di acqua nella zona dell'isolamento termico. La soppressione della copertura "senza pendenza" nelle direttive sulle coperture orizzontali va incontro a questa necessità (e corrisponde inoltre alle esperienze pratiche). 3) Vento: secondo la norma DIN 1055, foglio 4, o la norma austriaca B 4014, parte 1, il tetto rovescio - al pari di altre forme di copertura - deve essere ancorato contro i sollevamenti dovuti ai carichi eolici ("ancoraggio contro le tempeste"). Per un tetto rovescio con un leggero isolamento termico al di sopra del manto impermeabile esiste come evidente misura protettiva - come anche nella copertura tradizionale non ventilata uno strato di zavorra che non danneggi la funzione della copertura e, nel tetto rovescio, sìa aperto alla diffusione, come è stato esaurientemente spiegato per il caso di ancoraggio contro il galleggiamento. In quel caso sono stati stabiliti pesi minimi costruttivi, alcuni dei quali sono riassunti nella tabella 4. Copertura rinforzata • Copertura doppia • Copertura compatta Le strutture delle coperture orizzontali non si limitano agli esempi classici e ideali finora rappresentati. Esistono forme di coperture orizzontali sempre nuove che nascono dal moltiplicarsi di queste forme ideali o dall'accettazione di modalità costruttive locali. Nel caso del tetto rovescio, i suoi "inventori", alla ricerca di campi d'impiego nei quali potesse fare particolarmente valere i propri vantaggi, hanno proposto varianti per scopi speciali. Due "discendenti" del tetto rovescio sono diventati noti con le denominazioni di "copertura rinforzata" e "copertura doppia". La caratteristica strutturale essenziale della copertura rinforzata consiste nel fatto che il materiale isolante del tetto rovescio, non sensibile all'umidità, viene utilizzato per un secondo strato isolante - con manto impermeabile intermedio, quindi in contrasto con le comuni regole di posa. La caratteristica essenziale d'impiego di questa variante del tetto rovescio risale al fatto che molti 110

edifici d'epoca (in particolare edifici residenziali anteguerra), a causa del fatto che prima del 1938 ai consumi energetici non veniva attribuita alcuna importanza, non possedevano alcun isolamento termico sufficiente in relazione ai prezzi energetici attuali e dal punto di vista ecologico; in particolare la superficie scarsamente isolata della copertura di queste case produceva enormi perdite termiche da trasmissione, compensabili solo con un aumento del riscaldamento. Inoltre queste case soffrivano pressoché tutte di impermeabilizzazioni non più impeccabili (permeabili), il che provocava infiltrazioni di umidità o perdite di efficacia degli strati isolanti, comunque sottodimensionati. Al momento dello sviluppo di materiali isolanti per il tetto rovescio non sensibili all'umidità esisteva un grande bisogno di risanamento di questi vecchi edifici residenziali: il tetto rinforzato fu sviluppato per questo mercato. Se il manto di copertura esistente (impermeabilizzazione del tetto esistente) è adeguato, anche il "migiioramento" del tetto a copertura rinforzata - dovuto a tutte le necessità di cui sopra - è molto semplice. Dopo un'ispezione del vecchio manto impermeabile si elimina la vecchia zavorra, solitamente consistente in uno strato di ghiaia; è necessario effettuare questa operazione con grande cautela, per evitare danni al manto di copertura. Sul manto impermeabile pulito vengono posti i pannelli ammessi per tetto rovescio zavorrati nella parte superiore con ghiaia, dove è preferibile ghiaia con diametro > 16 mm. Se si utilizza ghiaia con diametro < 16 mm, tra strato isolante e ghiaia si dovrebbe inserire un velo permeabile al vapore. Si dovrebbe riparare un manto di copertura danneggiato o non più a tenuta, prima di poter posare l'isolamento termico composto da espanso a celle chiuse e lo strato superiore di ghiaia, che porta alla costruzione della copertura rinforzata. Gli strati fondamentali della copertura rinforzata finita sono i seguenti: • •

• • • •

strato zavorra permeabile al vapore strato isolante in materiale resistente all'umidità manto impermeabile strato isolante barriera al vapore strato portante

strati aggiunti + struttura originale del tetto

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Con un passaggio di livello qualitativo di questo tipo si possono raggiungere in molti casi significativi miglioramenti della capacità di isolamento termico del tetto. La tabella 5 contiene, per coperture tradizionali dotate di isolamento di diversa efficacia o insufficiente, dati sul rapporto tra spessore dello strato isolante aggiuntivo posato in polistirolo espanso estruso da un lato e il conseguente possibile miglioramento della resistività termica [con parte resistente tradizionale e strato di ghiaia) dall'altro. La copertura rinforzata evita una serie di rischi della struttura originaria del tetto, tra i quali nei vari casi si potrebbe anche ritrovare la causa dei danni stessi. I vantaggi principali della copertura rinforzata, oltre a questa minore suscettibilità ai danni, possono essere riassunti come segue: • risparmio energetico; • aumento della durata dello strato impermeabile; • aumento dell'isolamento termico estivo; • aumento del comfort per gli ambienti che si trovano direttamente sotto il tetto per la temperatura più uniforme e, nei mesi invernali, più elevata della superficie di copertura a contatto con la stanza. Per la copertura doppia si posa in doppio strato un materiale isolante sviluppato e ammesso per I tetto rovescio. Al contrario della copertura rinforzata il campo principale di applicazione non è tuttavia nel risanamento di coperture orizzontali tradizionali danneggiate o insufficientemente isolate, bensì • è stata concepita come variante migliorata del tetto rovescio semplice da prevedersi per edifici nuovi; • è composta in linea di principio da una combinazione delle caratteristiche (e dei rispettivi vantaggi) della copertura tradizionale con isolamento termico resistente alla pressione da un lato e una sequenza superiore di strati da tetto rovescio e • deve servire al tempo stesso a proteggere ancora di più il manto di copertura e a ridurre la zavorra necessaria.

In questa combinazione, davvero favorevole dal punto di vista economico e tecnico, di copertura tradizionale non ventilata e tetto rovescio si riconoscono i seguenti vantaggi; • un'ottima protezione del manto di copertura contro le sollecitazioni meccaniche e le forti oscillazioni di temperatura, dovuta alla presenza di uno strato di materiale isolante superiore che distribuisce i carichi (su tutta la superficie), resiste al gelo e non contiene schegge aguzze; • evita lo scorrimento, possibile nel tetto rovescio semplice, di acqua fredda sotto l'intero strato isolante con i problemi termici già illustrati (perdite di calore dovute all'acqua = riduzione effettiva dell'effetto isolante, raffreddamento della parte resistente e formazione di condensa sull'intradosso della parte resistente); • risparmio di zavorra di ghiaia nel peso totale portato dallo strato isolante inferiore; • creazione di una "base" particolarmente favorevole dal punto di vista ecologico per i giardini pensili. Un'impregnazione di umidità - provocata da ostacoli non voluti alla diffusione superficiale dello strato isolante superiore del tetto rovescio non porta subito a una drastica riduzione dell'intero valore isolante del tetto. Se si solleva con attenzione lo strato isolante inumidito, lo si può sostituire anche d'inverno, perché sul tetto resta ancora uno strato isolante di dimensioni più che sufficienti a escludere insostenibili perdite termiche e formazioni di condensa. Infine con una soluzione di questo tipo, con due strati isolanti in linea di principio separati, è possibile anche realizzare, ognuno come monostrato, il che è in linea di principio favorevole e, per l'isolamento del tetto rovescio, perfino necessario (si veda p. 106). Insieme al risparmio di costi già menzionato per il materiale isolante, questa forma di copertura rappresenta pertanto un'interessante forma complessa di copertura orizzontale. In genere le coperture rinforzate e doppie, per motivi di costi e in considerazione dell'altezza della copertura stessa, vengono limitate a coperture con requisiti insolitamente elevati dì resistenza contro danni costruttivi, di isolamento termico invernale ed estivo e di utilizzo per giardini pensili. Che in questa copertura, ai costi di 111

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un materiale ìsolante dì alto valore - rispetto al tetto rovescio semplice - si aggiungano quelli relativi a una (raccomandabile) barriera all'umidità inferiore ha un effetto decisivo sulla sua diffusione. In territorio austriaco - con la definizione di "copertura compatta" - viene progettata ed eseguita una variante della copertura doppia, nella quale una gran parte dell'intero spessore del materiale isolante è composta da materiale meno costoso, impiegato per le coperture tradizionali. Come nella copertura doppia, si inizia con la sequenza di strati di un tetto tradizionale, con strato portante, barriera al vapore, isolamento termico meno costoso, strato di compensazione e manto impermeabile; lo strato isolante viene posato in modo che con esso si raggiunga già chiaramente oltre il 50% dell'effetto di isolamento termico desiderato per quella copertura, Su questa struttura si posa poi materiale isolante da tetto rovescio in modo che si raggiunga l'intero valore necessario di isolamento, e si prosegue come nel caso del tetto rovescio semplice (strato di zavorra e praticabile). In questo modo il sensibile manto impermeabile è protetto dalle temperature estreme e dalle oscillazioni di temperatura oltre che contro le dirette sollecitazioni meccaniche da taglio; inoltre non scorre acqua fredda sotto tutto lo strato isolante del tetto.

Il tetto ventilato Tra le quattro principali carenze pensabili di un tetto, ovvero: • scomparsa della funzione portante (crollo del tetto); • funzione isolante non sufficiente (perdita di calore, formazione di gocce d'acqua); • scomparsa della funzione impermeabile (permeabilità, penetrazione di pioggia); • insufficiente isolamento acustico, quella maggiormente lamentata è la permeabilità. Si tratta del danno meno piacevole (ovviamente dopo il crollo) per chi abita o lavora direttamente sotto il tetto. La penetrazione di acqua attraverso lo strato impermeabile (manto di copertura) ha effetti particolarmente spiacevoli quando l'acqua che penetra sotto il manto impermeabile incontra uno strato del tetto che • non è accessibile da nessun lato senza danneggiare le strutture principali; • conduce o distribuisce rapidamente su tutta la superficie del tetto l'acqua entrata da un punto limitato del manto di copertura; • può assorbire grandi quantità di acqua e • non è impermeabile verso il basso rispetto all'intradosso o lo è solo parzialmente. Un'aggravante si ha quando gli strati della copertura toccati dall'acqua che penetra sono sensibili fisicamente, chimicamente o biologicamente all'umidità costante, soprattutto in presenza di una contemporanea assenza di aria. In tali casi il tetto può impregnarsi rapidamente in tutta la sua

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superficie fino alla saturazione, perché la possibilità di un temporaneo asciugamento per evaporazione attraverso il taglio (probabilmente molto piccolo) è estremamente limitata. L'acqua invece penetra in tutti i settori di minore impermeabilità ovvero nei punti più profondi dello strato portante (in generale relativamente più impermeabile) e poi nell'edificio. Rispetto a una situazione di pioggia, l'ingresso dell'acqua è ritardato, e avviene con intensità ridotta, ma dura più a lungo. Nei casi meno favorevoli i materiali isolanti, gli elementi e i materiali legnosi iniziano a marcire. Il marciume e l'attacco di funghi e di parassiti possono distruggere gran parte della copertura. Il tetto saturo d'acqua, pertanto praticamente impermeabile al vapore, agisce inoltre come forte barriera al vapore: finché si tratta del manto impermeabile della copertura, esso è di regola danneggiato nella sua capacità di impedire la dispersione del calore interno (a eccezione dei prodotti in lana di vetro e di alcuni rari materiali impermeabili). In questo modo impedisce la fuoriuscita di vapore acqueo attraverso il tetto verso l'esterno. In genere si giunge a un'ulteriore impregnazione di vapore del tetto sotto la zona di barriera al vapore, non appena il punto di rugiada (come conseguenza del crollo della capacità di impedire la dispersione del calore verso l'esterno) si sposta all'interno dell'edificio. In caso di minima permeabilità del manto di copertura o di una penetrazione di acqua per un breve momento attraverso il manto impermeabile, il danno può essere minimo o addirittura trascurabile quando: • non è possibile una distribuzione capillare o un assorbimento a mo' di spugna dell'acqua penetrata nello strato di tetto che si trova immediatamente sotto il manto di copertura; • la zona colpita dall'ingresso di acqua è costantemente ventilata; • l'asciugamento è favorito, oltre che dall'evaporazione, dallo "scorrimento laterale" dell'acqua fuori dall'edificio. In caso di copertura inclinata queste ulteriori funzioni protettive vengono effettuate in modo più semplice da una copertura ventilata, nella quale una "guaina tesa" - disposta sovrapponendone i bordi - si occupa del deflusso verso l'esterno (senza ostacolare la diffusione) di piccole quantità di acqua sopra l'intercapedine contribuendo in questo modo all'asciugamento attraverso l'evaporazione. Con questa guaina tesa inferiormente si considera allo stesso tempo che il manto di copertura superiore di molti tetti inclinati classici - a causa di rivestimenti del tetto non piani come le tegole o le scandole e in relazione allo scarico di aria dal colmo - non può essere sempre perfettamente impermeabile nel senso qui adottato. Questo fatto e una soluzione relativamente facile con aperture di ingresso e uscita dell'aria nella zona del colmo o della gronda sono buoni motivi per i quali il tetto ventilato trova il suo impiego principale nel settore delle coperture piano-inclinate.

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Anche le coperture orizzontali - per raggiungere la stessa funzione protettiva fisica - possono essere realizzate come tetti ventilati o come tetti con manto di copertura ventilato all'intradosso. In questo caso si deve considerare se e in che misura la copertura viene utilizzata in uno dei modi (superficie di calpestio, giardino ecc.) che sono da considerarsi tra i possibili vantaggi della copertura orizzontale. In primo piano di una soluzione di "copertura orizzontale ventilata" si ha solitamente l'idea che i due problemi principali delle coperture non ventilate e termoisolate stanno nel fatto di evitare: • il trasporto delle deformazioni termiche dello strato esterno direttamente soggetto alle radiazioni agli strati sottostanti e • la formazione di condensa nella copertura. Con il fatto che il vero e proprio manto di copertura (manto impermeabile) viene correlato per indipendenza e in modo articolato o flessibile sulle restanti strutture, nella copertura orizzontale ventilata il primo problema menzionato ouò venire risolto in modo semplice. Attraverso una zona di ventilazione sottostante al manto impermeabile che comunica liberamente con ! 'aria esterna, la struttura sottostante della copertura orizzontale ventilata assume il carattere di tetto rovescio senza funzione impermeabilizzante; in questo modo scompare il problema della condensa. La premessa a tutto ciò è che a sezione trasversale della copertura ventilata sia sufficientemente grande, tanto più che quale motore della ventilazione - diversamente dalla copertura piano-inclinata - non vi è un sistema termico, ma solo la differenza di pressione atmosferica causata dal vento tra il lato dell'edificio sottovento e quello sopravvento. Di regola gli strati del tetto sotto la zona di ventilazione proseguono con lo strato isolante posto al di sopra della struttura portante, pertanto: • manto impermeabile, ovvero guaina/foglio/lamiera, su assito; • zona di ventilazione; • isolamento termico; • struttura portante, ad esempio soletta in cemento armato. Nel dimensionamento della sezione trasversale di ventilazione bisogna porre particolare attenzione al fatto che alcuni materiali isolanti in fibra si dilatano notevolmente (fino al 30%) con l'aumento dell'umidità atmosferica. Nei casi in cui la struttura portante o l'intera struttura non mostri, dagli strati sottostanti l'isolamento, uno spessore equivalente a uno strato d'aria chiaramente superiore rispetto all'isolamento termico stesso, è possibile garantire con certezza l'assenza di condensa dalla struttura del tetto inserendo una barriera al vapore aggiuntiva sotto l'isolamento, che • deve possedere almeno una resistenza alla diffusione del vapore superiore rispetto allo strato di isolamento e

• dove è funzionale e necessario, dovrebbe assumere ulteriori funzioni come quelle di protezione dalla trazione, protezione dalla polvere e protezione dallo sgocciolio. La necessità di una simile barriera al vapore aggiuntiva nasce prevalentemente dall'impiego di espansi per isolamento termico, i cui fattori di resistenza alla diffusione del vapore acqueo sono solitamente superiori a 10. Una protezione dalla trazione e dalla polvere tra strato termoisolante e strato portante è necessaria soprattutto quando la struttura portante è composta da assito di legno su travi, dove l'isolamento termico in materiale fibroso assume inoltre la funzione (della barriera al vapore) di protezione dallo sgocciolio. La struttura solita e consigliabile di una copertura orizzontale ventilata porta con sé il fatto che i carichi del manto di copertura non vengono trasmessi sull'isolamento termico bensì, per quanto possibile, direttamente sullo strato portante della copertura. Per questo si utilizzano: • supporti di legno sufficientemente isolanti; • oppure montanti di metallo molto sottili, che con la loro sezione minima non creano ponti termici insopportabili. Essi devono essere disposti in modo da non impedire la libera ventilazione degli spazi sopra l'isolamento termico. Con uno scarico dei pesi così diretto non si deve più tenere in considerazione la sollecitabilità dell'isolamento termico, e ciò è un vantaggio in relazione ai carichi per unità di superficie e/o ai carichi concentrati in caso di copertura praticabile. In relazione alla desiderata permeabilità al vapore acqueo dell'isolamento termico e per la protezione antincendio, l'isolamento di una copertura orizzontale ventilata consta in genere di lana minerale o lana di vetro. Si preferisce impiegare tappetini o pannelli impermeabilizzati e meccanicamente stabilizzati di questo materiale fibroso; negli edifici più antichi, che devono essere risanati dal punto di vista tecnico della protezione termica, con il primo isolamento della copertura superiore (al di sotto di un manto di copertura sostenuto con altezza sufficiente) viene spesso insufflata lana minerale "granulare". Nelle coperture leggere, in particolare nelle coperture con struttura sottostante in legno al di sotto del manto di copertura o nei tetti con copertura in lamiera grecata, una copertura orizzontale ventilata possiede l'ulteriore vantaggio di offrire un isolamento termico estivo significativamente migliore. Con una struttura così leggera, solo con una copertura ventilata è possibile ridurre l'escursione termica quotidiana della temperatura superficiale esterna della struttura della copertura lungo la via verso l'intradosso sul lato della stanza (riduzioni indipendenti dalla convezione termica naturale) a un valore inferiore al 10%. 113

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vero la sua trasparenza, non viene ridotta fin dall'inizio a una "griglia tamponata con occhi di vetro" per le ridotte dimensioni delle lastre e la presenza di traverse massicce, lo strato trasparente in genere non fornisce alcun contributo significativo alla funzione resìstente. Poiché inoltre la funzione resistente non può essere assunta da una struttura portante orizzontale e non trasparente sottostante al vetro, la struttura portante di una copertura orizzontale di vetro viene realizzata da una struttura soprastante o sottostante al lucernario in: • aste e nodi, oppure • arcarecci e capriate o puntoni. Esempi di queste strutture resistenti sono le strutture portanti in acciaio con geometria a volta a botte e i tralicci spaziali. Un'ulteriore caratteristica essenziale della copertura-lucernario è che il lucernario composto da traverse e lastre deve poter adempiere contemporaneamente alle funzioni di isolamento termico e di impermeabilizzazione rispetto all'umidità, e inoltre deve poter resistere alle particolari sollecitazioni meccaniche come la grandine e, eventualmente, anche la caduta di rami. Da questi requisiti derivano alcune particolarità di questo tipo di copertura orizzontale. 1. Per quanto riguarda l'impermeabilizzazione dall'umidità i lucernari a lastra singola non presenNelle regioni più calde una copertura orizzontale tano problemi; devono solo, in connessione con ventilata consente inoltre di regolare il tasso di le loro traverse in caso di sollecitazioni possibili aerazione in maniera semplice e poco costosa, meccaniche da carico e da vento, restare suffimigliorando ulteriormente l'effetto di protezione cientemente impermeabili contro la pioggia e la termica estiva ed eliminando i valori di punta del- rugiada che cade dall'alto, mentre l'impermeal'umidità atmosferica limitando l'aerazione ai mo- bilizzazione contro la diffusione ai bordi della lamenti più freschi della giornata. stra non ha importanza, Disegni e figure esemplificano le caratteristiche 2. Le vetrate composte da due o più lastre dee le possibili forme delle coperture orizzontali vono invece assolvere la doppia funzione di imventilate - in particolare in relazione alle soluzioni permeabilizzazione rispetto all'acqua esterna e circa l'ingresso e l'uscita dell'aria. In esse si vede impermeabilizzazione rispetto al vapore interno: chiaramente come la disposizione di sufficienti in questo caso la funzione di impermeabilizzaaeratori statici - che, a differenza delle coperture zione rispetto all'acqua spetta alla lastra esterna piano-inclinate, non possono essere "nascoste" in connessione con la sua impermeabilizzazione sotto un angolo di gronda - costituisce un pro- nel sistema di traverse - per evitare infiltrazioni di blema essenziale della copertura orizzontale ven- acqua -; la funzione di barriera al vapore efficace tilata, che non deve essere assolutamente con- e duratura, per evitare la formazione di rugiada e siderato solo dai punti di vista della fisica tecnica "appannamenti" sul vetro, viene trasmessa alla o della struttura edilizia. A quel punto può com- lastra interna, in connessione con il suo fissagparire come elemento estetico coerente il foro gio nel sistema di traverse. d'aerazione. 3. Per garantire la protezione termica invernale (limitazione delle perdite dovute a trasmissione termica) e per impedire la formazione di gocce La copertura-lucernario d'acqua sull'intradosso della vetrata, la copertura di vetro deve possedere una resistività terUna posizione particolare in relazione alla sua strut- mica relativamente grande. Nella misura in cui tura viene assunta dalla copertura orizzontale chiusa questo coinvolge le traverse, servono o un macon materiale prevalentemente trasparente, tra- teriale dalla conduttività minima (plastica, legno) slucido od opaco su una base di vetro o di pla- oppure le cosiddette "partizioni termiche": mastica, che di conseguenza - per motivi di sempli- teriale e struttura portano a una classificazione cità e senza considerare la natura tecnica mate- delle traverse e dei telai secondo gruppi di mariale dello strato trasparente - può essere gene- teriali per telai (DIN 4108, in particolare parte 4), ralmente definita "copertura-lucernario". e vengono specialmente trattati nel paragrafo Se la funzione di una copertura-lucernario, ov- Materiali (p.125 e segg.). 114

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4. A causa dell'elevata conduttività dei vetri tecnici o per l'insufficiente capacità di isolamento termico delle lastre di plastica utilizzate come vetrata (lucernari a ordito) l'effetto isolante può essere raggiunto solo attraverso la distanza tra le lastre ovvero lo spessore dello strato di gas tra le lastre, con aggiunte al vetro che aumentano la capacità di assorbimento energetico o attraverso strati riflettenti posti sul vetro. • Per la prima soluzione esiste un campo limitato, perché l'effetto isolante non aumenta più in maniera significativa a partire da spessori dello strato di gas tra 20 e 50 mm. Ciò è dovuto al fatto che in caso di maggiori distanze tra le lastre diventa determinante la convezione termica attraverso il gas che circola nell'intercapedine. È possibile ottenere miglioramenti solo aumentando il numero di lastre e limitando la distanza tra di esse a un massimo di 20 mm. • Per le vetrate particolari si sfrutta la capacità di propagazione del calore di particolari gas nobili. Questi riempimenti di gas sono naturalmente costosi. Inoltre nella letteratura e secondo gli esperti esistono indicazioni per cui tali riempimenti di gas nobili perdono nel lungo periodo il loro effetto, poiché si giunge a uno scambio binario del gas e infine nuovamente a un riempimento dell'intercapedine tra le lastre con aria esterna normale. • È possibile ridurre le perdite termiche di un lucernario, dovute alla trasmissione, con i cosiddetti "vetri termoprotettivi" (in parte stratificati, in parte "colorati" assorbenti), dove la lastra interna (sul lato caldo) raggiunge il migliore effetto se termoisolante. In piena estate, ma anche in caso di radiazione solare diretta nei giorni sereni d'inverno, con questi lucernari si possono raggiungere elevati riscaldamenti della lastra assorbente e una corrispondente elevata sollecitazione della sua impermeabilizzazione al margine, forti tensioni nel vetro stesso e una perdita di impermeabilità contro il vapore acqueo. • Una "riflessione" nel campo dell'infrarosso preferibilmente sull'intradosso della lastra interna - è solitamente efficace contro le perdite termiche non desiderate dagli ambienti interni; essa è tuttavia collegata con notevoli riduzioni nello sfruttamento della luce del giorno oltre che spesso con colorazioni non desiderate (falsa la luce incidente). 5. Sempre di più, le questioni • di un equilibrio effettivo tra guadagno di calore da radiazione da un lato e incremento della perdita di calore da trasmissione dall'altro su un lucernario di copertura di grandi dimensioni, e

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• dell'effetto di protezione termica estiva raggiungibile e delle spese per il raffrescamento a esso collegate diventano il banco di prova della valutazione tecnica della copertura-lucernario. Mentre l'impiego di vetri riflettenti (in particolare all'esterno) permette di ridurre in maniera significativa le temperature dell'aria nell'ambiente sotto una copertura-lucernario, questi tipi di vetro peggiorano l'equilibrio energetico invernale (a prescindere dagli aspetti estetici). Interventi secondari di protezione dal sole sotto forma di tende alla veneziana disposte orizzontalmente sopra la copertura di vetro, teli srotolati come tende da sole, fogli e zanzariere possono - in caso di disposizione e funzione adeguata - sia migliorare l'equilibrio energetico invernale, sia fornire un'utile protezione termica estiva. A prescindere dai problemi strutturali, estetici e di manutenzione a essa collegati, in caso di tempo nuvoloso o pioggia/temporale la tenda arrotolabile realizzata con intercapedine sopra il vetro e dotata di lamelle regolabili, rappresenta la soluzione energeticamente più efficiente; rispetto a essa una zanzariera fissa sotto la vetrata, relativamente "fitta" e non "ventilata superiormente" porta a un effetto relativamente minore rispetto al bilancio energetico e a una contemporanea perdita di luce giornaliera. 6. Rispetto alle sollecitazioni meccaniche puntuali, come la grandine, che devono essere assorbite all'interno delle singole lastre, vengono impiegate di preferenza le cosiddette lastre di vetro "precompresse", che poi - oltre alle funzioni principali del lucernario - assumono anche funzioni portanti (si veda la figura 2,3.8). 7. Nelle regioni con elevato inquinamento atmosferico esiste un elevato rischio di sporco per i lucernari orizzontali o piano-inclinati di ampie dimensioni, esposti alla pioggia. Le traverse delle vetrate contribuiscono inoltre al formarsi di notevoli quantità di sporco ai bordi delle lastre. Nelle coperture-lucernario sui capannoni di produzione o simili strutture industriali in questi casi si ha una significativa perdita di luce del giorno e in generale di valore d'uso. Per evitarla, durante la realizzazione di queste coperture è utile considerare in maniera adeguata i problemi della manutenzione (pulitura e scambio) della copertura - se possibile in collegamento con le strutture ausiliarie necessarie per il montaggio e l'impiego di una tenda alla veneziana esterna (guide). 8. Elementi trasparenti di piccole dimensioni di coperture orizzontali (abbaini, cupole, piccoli shed vetrati) vengono trattati nella parte 3 Particolari costruttivi (p. 142),

115

Fondamenti

Materiali e strati

1)

Guaine (abbreviazioni): R = Guaine di bitume (R 500 N) D = Guaine di bitume per impermeabilizzazione (ad esempio J 300 D) S = Guaine di bitume per saldatura (ad esempio G 200 S 5) PIB = Guaine in gomma poliisobutilenica PVC = Guaine di polivinilcloruro ECB = Guaine in politene bituminoso Nastri (abbreviazioni): C/M = Nastro metallico (0,1 mm nastro di rame o 0,05 mm nastro in acciaio legato)

-J = Guaina con armatura di juta -C = Guaina con armatura in nastro di rame -P = Guaina con armatura in PETP 2!

Procedure di inserimento (abbreviazioni): B/G = Spalmatura o fusione G + E = Fusione e battitura S-V = Saldatura K = Incollaggio GSV = Procedura mista con incollaggio, saldatura termica o chimica, spalmatura, fusione o G+E

Guaine con armature (abbreviazioni): -G = Guaina con armatura in tessuto di vetro -A = Guaina con armatura non in tessuto di vetro 3)

In relazione alla sequenza della disposizione delle guaine, si veda la norma DIN 18.195. ad esempio la combinazione PIB + 2 x R deve essere realizzata posando la guaina di PIB tra due guaine bituminose R 500 N.

La copertura orizzontale sottoposta a elevate sollecitazioni In linea di principio tutte le coperture orizzontali non trasparenti - eventualmente con modifiche - possono essere impiegate anche in caso di sollecitazioni straordinarie o particolarmente elevate. Queste sollecitazioni possono: • scaturire da umidità o pressione dell'acqua (ad 116

esempio superiormente, come nelle coperture orizzontali utilizzate come letto di fiumi, stagni o bacini), • essere di tipo chimico o biologico (ad esempio nel caso dei giardini pensili); • derivare da forze meccaniche (ad esempio nel caso delle coperture praticabili).

Fondamenti

Materiali e strati

Queste possibilità vengono sempre più sfruttate, tanto più che oggi nelle grandi città i giardini pensili sono considerati elementi di miglioramento del clima e del benessere. Inoltre, per la carenza di spazio e per via degli elevatissimi prezzi dei lotti, ora esiste la necessità di verificare l'impiego di tutte le superfici disponibili, tra cui anche la praticabilità della copertura. Poiché queste coperture "altamente sollecitate" mostrano di regola alcune particolarità strutturali determinate dal tipo e dall'entità di questa sollecitazione speciale, esse sono oggetto di una presentazione separata. Un aspetto importante, per lo meno nella valutazione delle coperture "sommerse" - dei giardini pensili e dei tetti praticabili con aree a verde - è il fatto che il manto impermeabile è costantemente o temporaneamente soggetto alla pressione dell'acqua. A differenza di altri elementi esterni dell'edificio a contatto con la pressione dell'acqua - di solito resi impermeabili con calcestruzzo o appositi rivestimenti - per la copertura orizzontale sollecitata dalla pressione dell'acqua vengono utilizzati per l'impermeabilizzazione prevalentemente metodi specifici. I dati relativi a materiali, lavorazione e struttura di un manto impermeabile alla pressione dell'acqua in coperture così sollecitate, come quelle descritte in queste pagine, vengono forniti dalla norma DIN 18.195. Per il progettista questa norma - in particolare nella sua parte 6, che tratta dell'impermeabilizzazione alla pressione dell'acqua di superfici esterne dell'edificio - mette a disposizione solo un supporto molto generico nelle sue tabelle 19, che forniscono dati sulle misure di impermeabilizzazione sufficienti per livelli di pressione da "0" a "oltre 9", e pertanto ammettono sollecitazioni di queste impermeabilizzazioni comprese tra 0,6 e 1,5 MN/m 2 . La tabella 6 mette a confronto tra di loro le combinazioni di guaine di impermeabilizzazione ammesse in questa norma suddivise secondo: • immersione; • sollecitazione di compressione ammessa; • materiale (nella sequenza "guaina bituminosa", "guaina bituminosa per impermeabilizzazione" "guaina bituminosa per saldatura", "guaina polimerica tra guaine bituminose"). Ne! giardino pensile, ancora da esaminare, a queste guaine si aggiunge di solito almeno una guaina con la funzione di proteggere il manto impermeabile dalla penetrazione degli apparati radicali. Frequentemente è necessario inoltre uno strato da disporre sopra il manto antiradice, che serve quale protezione meccanica per il manto antiradici (ad esempio dai danni provocati dagli attrezzi da giardinaggio) - cosicché si possono avere fino a due guaine in più. I produttori di alcuni manti impermeabili tradizionali sostengono l'inutilità di particolari protezioni antiradice e la loro sufficiente resistenza.

La copertura "sommersa" A questa tipologia appartengono in primis le chiusure superiori di edifici, ambienti od opere edili sotterranee, sopra le quali si trovano corsi d'acqua (naturali o canali) oppure contenitori di acqua (ad esempio bacini per la raccolta dell'acqua antincendio, bacini idrici nell'ambito di impianti pubblici, piscine), e che si trovano a contatto diretto con l'acqua. In questi casi la particolarità sta nel fatto che la struttura della copertura e i suoi strati, a differenza delle altre solite sollecitazioni, sono costantemente esposti: • alla pressione idrostatica; • all'attività chimica e biologica e, occasionalmente; • al flusso orizzontale dell'acqua. Un importante criterio per valutare la sollecitazione a cui è sottoposta una copertura orizzontale "sommersa" è quindi l'entità della pressione dell'acqua, ovvero l'entità della colonna d'acqua che grava sulla copertura. In sequenza di aumento della sollecitazione (e pertanto anche di aumento dei requisiti tecnici della struttura e del materiale della copertura) i seguenti esempi fittizi possono servire a chiarire a cosa deve fare attenzione il progettista di queste coperture: • giardino pensile con irrigazione a velo continuo d'acqua; • copertura di un sottopassaggio commerciale che incrocia un corso d'acqua; • copertura orizzontale di un laboratorio subacqueo. Le differenze fondamentali tra questi esempi che delimitano il campo delle possibili funzioni stanno nel fatto che • il carico statico di struttura e materiali aumenta di vari ordini di grandezza (i livelli di pressione da meno di 1 m ad alcuni metri fino a molto più di 10 m); 117

Fondamenti

Materiali e strati

• accesso e costi di manutenzione sono drasti- 10 m, possono essere realizzate invece senza incamente diversi (scarico dell'acqua stagnante, dugi con le soluzioni di impermeabilizzazione a deviazione del letto di un ruscello, lavori nel cas- norma DIN 1045 e DIN 18.195. Bisogna comunsone di fondazione); que fare attenzione ai limiti posti anche alla resi• le valutazioni e gli influssi delle possibili solle- stenza alle sollecitazioni dei comuni materiali isocitazioni chimiche e biologiche diventano molto lanti, che a partire da colonne d'acqua di 5 m ripiù diffìcili da prevedere. chiedono particolari interventi strutturali. La quantità di acqua stagnante su un giardino Per queste situazioni costruttive particolari la pensile può essere decisa dal committente stesso norma DIN 18.195 ha una propria parte 7 Ime anche mancare; lo scorrimento delle acque può permeabilizzazione contro la pressione interna essere controllato costantemente (perlomeno al dell'acqua. Bisogna tenerla in considerazione, oldi sopra dell'edificio) e in caso di necessità mo- tre alla parte 6 Impermeabilizzazione contro la dificato con corrispondente spesa in relazione pressione esterna dell'acqua - a seconda di quale alla profondità (= entità della pressione) e alla vee- aspetto progettuale si stia esaminando. Da un menza. Al di sotto del livello del mare questi in- lato la copertura deve ovviamente essere abbaterventi sono realizzabili in misura ridotta o pres- stanza impermeabile alla pressione idraulica secondo la parte 6, ma si deve impedire - per mosoché nulla. Nelle norme che regolano l'impermeabilizzazione tivi ecologici o tecnici - uno "scorrimento" o una degli edifici contro la pressione idraulica le varie percolazione delle acque sul tetto (cosa che ad soluzioni vengono classificate secondo il livello di esempio un tetto in sé impermeabile alla pressione idraulica con strato drenante e pendenza pressione ammesso: • nelle tabelle da 1 a 6 e da 8 a 9 della parte 6 non può né deve effettuare). Impermeabilizzazione contro la pressione esternaNella maggior parte di questi casi lo strato pordell'acqua della norma DIN 18.195 come solu- tante della struttura della copertura è realizzato zioni "fino a 4 m", per le pressioni "da 4 a 9 m" con una soletta rustica in cemento armato. A e, come valori massimi, per le pressioni "supe- causa del suo compito e in considerazione del fatto che debba restare per lungo tempo senza riori ai 9 m" (si veda la tabella 6); • nella norma austriaca B 2209 come soluzioni fessurazioni (neppure sottili), è evidente che una per altezze di pressione (= immersione) "fino a 4 simile soletta debba essere impermeabile all'acqua per il calcestruzzo e strutturalmente, ai m" e "oltre 4 m". Questa classificazione basata su colonne d'ac- sensi della norma DIN 1045. Il pavimento del qua fino a poco più di 10 m, forse anche 15 o 20 vero e proprio bacino d'acqua - vasca o bacino m, fa capire che con queste soluzioni non è pos- - viene preferibilmente realizzato come elemento sibile realizzare una impermeabilizzazione sicura indipendente in cemento armato sopra la coper edifici sommersi, o soggetti a estreme solle- pertura dell'edificio, per assorbire le necessarie citazioni, per profondità superiori a circa 10 me- deformazioni orizzontali e spostamenti orizzontri. Nelle stesse tabelle si indica una possibile sol- tali del bacino in relazione all'edificio. È perciò lecitazione meccanica da 0,6 a 1,5 NM/m2: se si raccomandabile l'impiego di un isolamento tersottraggono gli strati protettivi e di zavorra resta mico che sia resistente alle alte pressioni e amuna riserva di sollecitazione da 0,1 al ,0 NM/m2, piamente insensibile all'umidità, e che funga da che non può essere utilizzata con colonne da 10 barriera al vapore (ad esempio la lana di vetro), a 100 m di altezza (!). Per le coperture di questo sul quale poi disporre il manto impermeabile deltipo, si deve trovare una struttura affatto diversa l'edificio secondo la norma DIN 18.195, parte 6, dalle normali costruzioni e che sfrutti le esperienze e zavorrarlo nella parte superiore con uno strato delle stazioni subacquee esistenti. Essa deve pro- che ripartisca i carichi (ad esempio un massetto teggere il materiale di impermeabilizzazione con delle pendenze). sicurezza e per lungo tempo da effetti meccanici, Pareti e pavimento del contenitore possono poi, chimici e biologici. Esempi di soluzioni simili sono indipendentemente dall'esistenza di un edificio strutture nelle quali il manto impermeabile (e l'i- sottostante, essere resi impermeabili alle fuoriusolamento termico) si trova tra due strati resistenti scite di acqua dai lati secondo la norma DIN alla flessione e autoportanti (ad esempio in cal- 18.195, parte 7. Questa impermeabilizzazione è cestruzzo impermeabile), di cui quello superiore fondamentalmente analoga a quella della parte permette la percolazione dell'acqua (e pertanto 6 e inoltre si deve comportare in maniera inerte la sua uscita sul lato inferiore senza pressione) rispetto al contenuto del bacino (ad esempio non così da poter applicare adeguate "misure di pom- danneggiare l'acqua potabile). paggio" (smaltimento dell'acqua dallo strato in- Una copertura simile potrebbe avere la seguente termedio), affinché il manto impermeabile entri a struttura: contatto con una quantità minima di acqua: in • massetto delle pendenze di cemento con riquei casi il peso totale della colonna d'acqua vestimento di pietra, di protezione contro l'eroviene trasmesso attraverso una struttura statica sione; particolare dalla lastra superiore di calcestruzzo • manto impermeabile con due strati di guaina direttamente a quella inferiore. polimerica igienica, saldati e correlati per indiLe coperture orizzontali che nella parte superiore pendenza; - in quanto bacini o vasche - sopportano acque • pavimento del contenitore in cemento armato, stagnanti o corsi d'acqua con profondità fino a circa ovvero calcestruzzo impermeabile; 118

Materiali e strati

• uno strato di pesante velo di vetro; • massetto delle pendenze di cemento, 8-10 cm, armato; • due strati di pellicola di PE da 0,2 mm, incrociati, sormontati e correlati per indipendenza; • due o tre strati di guaina bituminosa per saldatura G 200 S 5; • uno strato di guaina bituminosa armata con velo di vetro; • isolamento termico in schiuma di vetro, inserito a caldo nel bitume; • prìmer bituminoso; • calcestruzzo impermeabile ai sensi della DIN 1045. Le forme e le combinazioni di sollecitazione trattate in questa sede - se si prescinde dalla loro entità e peso reciproco - appaiono in maniera comparabile anche nei giardini pensili con ristagno artificiale di acqua. Questa forma di tetto viene trattata qui di seguito, e vi si ritrovano i requisiti tecnico-strutturali del "tetto sommerso". Il giardino pensile

I tetti-giardini, soprattutto quelli con giardini intensivi, sono per motivi evidenti coperture orizzontali. Per via delle proprietà geometriche che paiono predeterminare a questo tipo di realizzazioni, la destinazione a verde delle coperture orizzontali prende sempre più piede. La società di ricerca Landschaftsentwicklung-Landschaftsbau ha redatto nei suoi "princìpi" le funzioni a suo modo di vedere essenziali per un giardino pensile: • eliminazione dei deficit di superfici libere con il recupero e l'ampliamento di superfici a verde e spazi liberi a verde in siti sovraccaricati da altri impieghi; • impieghi molteplici sullo stesso lotto a diversi piani senza ulteriori costi di acquisto in una situazione di prezzi dei terreni estremamente elevati; • aumento della quota di piante, essenze e superfici verdi come elementi estetici condivisibili, che sottolineano, articolano e determinano lo spazio; • maggior godimento naturale delle superfici di tetti visibili nelle vicinanze con piante, essenze arboree e superfici a verde rispetto alle coperture rivestite di ghiaia. Concretamente, la sistemazione a verde delle coperture orizzontali adempie a due compiti ecologici, che riguardano in prima istanza l'ambiente dell'edificio concluso dalla copertura, ma hanno indirettamente a che vedere con il clima psichico e fisico nella zona in cui l'edificio si trova, ovvero: • un miglioramento del cosiddetto microclima intorno all'edificio e • un maggior recupero delle acque meteoriche sulla superficie del tetto che, altrimenti, in caso di rinuncia a qualsiasi impiego di "fisica urbanistica", le smaltisce rapidamente nelle canalizzazioni. Gli effetti positivi nell'ambito del microclima riguardano essenzialmente:

Fondamenti

• la riduzione delle escursioni termiche (riequilibrio degli estremi delia temperatura dell'aria esterna o all'estradosso della copertura; • l'aumento dell'umidità dell'aria esterna; • la migliore capacità di catturare le polveri. I due ultimi vantaggi sono fondamentali soprattutto nei quartieri dei centri urbani. Inoltre le superfici delle coperture sistemate a verde mostrano in genere un grado di riflessione chiaramente inferiore rispetto alle coperture rivestite di ghiaia o di lamiera, con un effetto direttamente positivo sull'albedine locale. Le acque meteoriche raccolte dai giardini pensili possono inoltre ritornare nuovamente nel ciclo naturale attraverso l'evaporazione e la traspirazione; si rìducono-in questo modo - a prescindere dagli effetti sul microclima - le quantità d'acqua necessarie per l'irrigazione del giardino pensile nei periodi di siccità. Le sollecitazioni che si pongono sull'altro piatto della bilancia rispetto a questi vantaggi del tettogiardino possono essere riassunte nei seguenti tre punti: • la vera e propria superficie di copertura viene costantemente sollecitata da acqua che, nel migliore dei casi, non esercita pressione ma di frequente (e per tempi lunghi) ristagna in maniera non trascurabile premendo sugli strati sottostanti. Essa inoltre può, per qualsiasi motivo, trattenere parte dell'umidità assorbita e non restituirla all'esterno mediante l'evaporazione; • essa è esposta alle attività chimiche e microbiologiche del terreno o substrato e delle piante che vi si radicano; • essa è esposta al continuo attacco delle radici. Nessuno dei comuni strati di copertura finora descritti (e anche nessun calcestruzzo per massetto delle pendenze o guaina bituminosa saldata) consente di impedire il passaggio dell'apparato radicale delle piante che vengono solitamente utilizzate. Ai tre elementi fondamentali finora trattati (struttura portante, manto impermeabile e strato isolante) si aggiunge così necessariamente un quarto elemento - il manto antiradice che deve essere sempre disposto sopra lo strato isolante e in genere sopra la parte resistente. Solitamente si tratta di uno strato di plastica speciale, sottoposto per oltre quattro anni al test di penetrazione radicale appositamente sviluppato, e che consente di trattenere le radici delle piante che tendono a dirìgersi verso il basso. Per non cedere alla pressione dell'apparato radicale e non venire danneggiato da influssi meccanici secondari (oggetti appuntiti nel terriccio), si preferisce che il manto antiradice sia • posato su una base sufficientemente resistente alla compressione e • coperto superiormente con uno strato protettivo (ad esempio un'altra guaina sintetica). In linea di principio, sotto al manto antiradice si possono avere tutte le forme fondamentali di copertura finora descritte. Poiché il manto antiradice, insieme con il proprio strato protettivo meccanico, possiede un marcato effetto di barriera al vapore, trovano impiego per le sistemazioni a verde soprattutto: 119

Fondamenti

2.3.11 Differenze di temperatura in due diverse giornate invernali sopra e sotto la superficie del terreno (Ahrens et al., 1981)

2.3.12 Differenze di temperatura nel corso di un anno, misurate a diverse profondità sotto la superficie del terreno (Ahrens et al., 1981)

Tabella 7 Esempio di struttura di tetto rovescio con sistemazione superficiale a verde (Liesecke, 1985)

Strati: 1 Humus, spessore a seconda delle essenze utilizzate 2 Strato filtrante, ad esempio velo di drenaggio 3 Ghiaia drenante 4 Velo 5 Isolamento termico, ad esempio polistirolo estruso 6 Manto antiradice, ad esempio telo di PVC ammorbidito 7 Manto impermeabile, ad esempio guaina di PVC correlata per indipendenza 8 Struttura portante, ad esempio soletta in cemento armato Nota: In un progetto eseguito secondo il presente modello si deve considerare l'aumento del rischio di una penetrazione dell'umidità nello strato isolante attraverso gli strati superiori, che frenano parzialmente la diffusione. È possibile eliminarlo con misure di smaltimento delle acque come un aumento della pendenza del manto impermeabile, un aumento dei punti di drenaggio e altro.

120

Materiali e strati

• la copertura tradizionale non ventilata • la copertura ventilata.

flessibile. Una struttura di questo tipo potrebbe ad esempio assumere il seguente aspetto:

A causa dell'eliminazione di qualsiasi possibilità di evaporazione verso l'alto, i vari esperti consigliano per i giardini pensili - anche come tradizionale copertura non ventilata- l'impiego di strati di isolamento, che corrispondano ai materiali isolanti ammessi per i tetti rovesci, per la loro sensibilità all'umidità e la loro resistenza alla compressione. Giardini pensili con arbusti e alberi, uno strato di terreno e una zona di drenaggio che nella maggior parte dei casi funge da strato d'aria isolante, pos;_ sono in situazioni particolari rinunciare all'impiego di materiale termoisolante - il che va a favore della loro funzione tecnica di protezione dall'umidità e di protezione dalle radici, ed è ecologico.

• • • • • •

In linea di principio i giardini pensili vengono classificati come "combustibili". Nella loro progettazione si devono di necessità prevedere misure che riducono il rischio di incendio (ad esempio a causa di scintille vaganti) e la diffusione degli incendi a un livello gestibile. In questo caso si deve considerare che i giardini pensili - in particolare quelli con isolamento termico combustibile - per via della loro struttura hanno insita la possibilità di "incendio interno" o di diffusione orizzontale di combustione in difetto d'ossigeno nello strato isolante. In una funzione paragonabile a quella della barriera al vapore nella copertura tradizionale non ventilata o anche a quella della guaina di protezione dalla trazione o dalla polvere nelle coperture ventilate, si aggiungono nella copertura a verde due ulteriori strati (lo strato drenante e il filtro) che garantiscono, in particolare in caso di coltivazione intensiva, la piena efficienza della copertura come superficie utilizzabile a scopi di giardinaggio o agricoli. • Come nel terreno naturale, sotto la zona di crescita e di nutrimento deve seguire per la maggior parte delle piante uno strato di smaltimento delle acque, che serve a evitare che il substrato sia costantemente impregnato d'acqua. Nella copertura questo risultato viene raggiunto con l'inserimento di uno "strato drenante" che può essere composto di scorie, veli, pannelli porosi o formelle. • Gli strati drenanti mantengono la propria funzionalità solo quando vengano protetti per lungo tempo dalla penetrazione degli elementi fini, compatti del terreno ovvero del substrato e in questo modo non si intasino e non perdano la loro permeabilità. Ciò è possibile con l'inserimento di uno "strato filtrante" nella copertura - sopra lo strato drenante e sotto il substrato - composto da veli, guaine o sabbia, Gueste ulteriori caratteristiche del tetto-giardino hanno fatto sì che spesso gli architetti del paesaggio o i costruttori di giardini siano intervenuti su coperture già realizzate da architetti e abbiano progettato la struttura tipica dei giardini pensili: la linea di separazione progettuale può essere

• • • •

strato vegetale con tappeto erboso; strato filtrante; strato drenante; strato protettivo; manto antìradice; strato separatore (quando il manto impermeabile e la protezione antiradice sono incompatibili); manto impermeabile; isolamento; barriera al vapore; struttura portante.

Una variante del giardino pensile è data dal "giardino con ristagno d'acqua". Alla pendenza mìnima del 2% della copertura orizzontale ovvero alla pendenza corrispondentemente superiore di una copertura piano-inclinata si sostituisce un sistema di ristagno, totale o parziale, che crea grandi riserve idriche o un biotopo umido; in questo caso la struttura della copertura viene esposta per un lungo periodo o anche per l'intero anno alla pressione idrostatica di una colonna d'acqua da 0,5 m (si veda il paragrafo La copertura "sommersa", più sopra). In questo caso, scegliendo materiali e strutture adeguati, si deve fare in modo che non intervenga: • né una lisciviazione costante del manto impermeabile (ad esempio, attraverso l'idrolisi); • né la percolazione di sostanze inquinanti dal manto di copertura alle acque di falda, e che il manto di copertura sia in grado di reggere la sollecitazione costante, asimmetrica per la pendenza, dei propri bordi e giunzioni. Si consiglia in questi casi di utilizzare materiali di isolamento termico resistenti alla compressione (ad esempio isolamento con lana di vetro) e resistenti allo strappo, con manti impermeabili correlati per saldatura. In questi casi, sono particolarmente adatte le guaine plastiche prefabbricate industrialmente. Si raccomanda di esaminare i dati che si ritrovano nella norma DIN 18.195, parte 6, in particolare nelle tabelle 1-9 per le possibili soluzioni di impermeabilizzazione rispetto alla sollecitazione meccanica. Forme particolari e i sistemi industriali di giardini pensili possiedono alcune delle caratteristiche di un tetto rovescio.

Materiali e strati

Fondamenti

Per "veri" tetti rovesci con giardino, dalle conseguenze fisiche e strutturali del tetto rovescio delineate in precedenza scaturisce una variante particolare di copertura, orientata alle condizioni locali. Sono pensabili come sollecitazioni situazioni estreme di destinazione a giardino o agricola, come ad esempio una copertura orizzontale a verde in un clima caldo e arido o un giardino pensile "sotto serra" non sempre esposto all'aria esterna. Così l'ultimo esempio equivale a una soluzione complessa con lucernario sovrapposto a un tetto rovescio e zona intermedia parzialmente ventilata. Nella figura 2.3.15 viene rappresentata una soluzione speciale possibile per un tetto rovescio con giardino in una situazione climatica tipica dell'Europa centrale. La copertura praticabile

Le particolarità delle coperture utilizzate per il transito di veicoli sono in generale: • nell'entità e durata del carico di traffico; • nella significativa percentuale di sollecitazione dinamica e nelle frequenze di traffico a essa collegate; • nel carico orizzontale apportato alla copertura (frenate e accelerazioni); • nelle sollecitazioni collegate all'inquinamento da traffico (carburanti e oli minerali). Superfici di atterraggio, parcheggi, strade e piazze, oltre che le superfici (spesso dimenticate) per l'accesso dei pesanti veicoli dei vigili del fuoco, con pavimentazione a tappeto erboso sopra i piani sotterranei aggettanti degli edifici possono essere esempi di queste coperture fortemente sollecitate dal traffico. In corrispondenza di queste sollecitazioni, le funzioni principali di una copertura di questo tipo sono: • la capacità di assorbire e scaricare i relativi carichi, • il mantenimento nel lungo periodo della funzione isolante e impermeabile e • la separazione della superficie interessata dal traffico per quanto riguarda i rumori d'urto e le superfici interne dell'edificio. Quando alla copertura sì richiede allo stesso tempo un significativo effetto di isolamento termico e non è possibile disporre di uno strato di alcuni metri di terra tra superficie di traffico e struttura della copertura, si devono necessariamente adottare i materiali di isolamento termico resistenti alle più elevate compressioni. In questo caso inoltre la separazione dai rumori d'urto (preferibilmente con una sintonizzazione sotto il livello critico) deve avvenire attraverso un materiale comprimibile di elevata rigidità dinamica, che deve poggiare su un materiale dotato di grande resistenza alla fatica. Si presentano di preferenza tre soluzioni strutturali e dei materiali. • La creazione di una superficie autoportante di assorbimento del carico (ad esempio una griglia

2.3.13 Sezione isometrica di una copertura orizzontale a verde (strato isolante sopra manto impermeabile) (secondo Ahrens et al., 1981)

2.3.14 a Sezione isometrica di una copertura orizzontale a verde (strato isolante sotto manto impermeabile) (secondo Ahrens et al., 1981)

1 2 3 4 5 6 7

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Lamiera di copertura Strato di humus Pannelli termoisolanti resistenti alla compressione Guaina sintetica Legno compensato industriale Assito di legno Travi di legno

Strato di humus Lamiera di copertura Strato di sabbia o ghiaia Guaina sintetica Legno compensato industriale Pannelli termoisolantì resistenti alla compressione Irrigidimento in compensato industriale Pannelli termoisolanti resistenti alla compressione Elementi prefabbricati in calcestruzzo

d'acciaio o una piastra piena in cemento armato precompresso) sotto il manto impermeabile della copertura, che da parte sua - ad esempio ai bordi - poggia su uno strato elastico smorzante sulle pareti esterne o sui bordi della vera e propria parte resistente della copertura. In questo caso tra le due parti resistenti si potrebbe perfino avere un materiale isolante non resistente alla compressione. • L'introduzione di uno strato sottile, rigido e resistente a fatica (ad esempio un elastomero rinforzato) sotto l'isolamento termico resistente alla compressione tra entrambi gli strati portanti. • La creazione di una struttura speciale (come nel disegno), che funziona come un complesso sistema di masse e strati smorzanti con grande effetto riducente e suddivide le restanti funzioni fisiche su più livelli separati della struttura del tetto. Queste strutture speciali sono particolarmente adatte alle coperture orizzontali utilizzate per il

2.3.14 b Modello di struttura per la determinazione dell'efficacia dell'accumulo termico dei corpi cavi

Materiali e strati

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traffico soprattutto quando queste coperture sono per lo meno parzialmente soggette a sistemazione a verde intensivo (per strisce o contenitori): si deve allora determinare ogni volta a quale delle funzioni fisiche si debba concedere la priorità in relazione alla protezione e a quanto sia utile proteggere gli ambienti sotto la copertura. Secondo l'esperienza, sono tre le funzioni principali, ovvero: • l'assoluta protezione dalle infiltrazioni d'acqua della superficie praticabile; • l'isolamento dai rumori d'urto; • l'assoluta protezione (dentro e nella copertura) dagli incendi dovuti alla combustione di carburante sulla superficie praticabile. Il modo più sicuro per limitare il rischio d'incendi è rinunciare a materiali termoisolanti combustibili (quindi con lana di vetro o fibre minerali con punto di fusione elevato) e a manti impermeabili bituminosi con spessori superiori a 1 cm (quindi ad esempio con guaine sintetiche di spessore infe• riore ai 3 mm prefabbricate industrialmente e saldate). Lo smaltimento laterale, al di fuori della zona di copertura, delle acque di superficie e di eventuali liquidi infiammabili provenienti dalla superficie praticabile, riduce naturalmente il rischio d'incendi. Per raggiungere la maggior sicurezza possibile in relazione all'impermeabilizzazione delle coperture utilizzate per il traffico, si consiglia di smaltire l'acqua su tre livelli della copertura, ovvero: • l'acqua superficiale direttamente dai punti di scarico della superficie praticabile verso i lati, al di fuori della zona della copertura, attraverso un sistema separato; • l'acqua percolata attraverso la superficie praticabile e la struttura sotterranea fino al manto impermeabile della copertura (dotata di punti di scarico) attraverso uno strato drenante posto sopra il manto impermeabile (che funge anche da strato di scorrimento) attraverso un pozzetto di raccolta (preferibilmente a due livelli) nella copertura; • qualsiasi traccia di umidità che raggiunge la struttura portante a causa di una carenza di impermeabilizzazione locale attraverso lo strato isolante e lo strato isolante ai rumori d'urto fino alla barriera al vapore sulla struttura portante, dal lato superiore della barriera al vapore attraverso il pozzetto di raccolta a due livelli verso il basso. In caso di coperture altamente sollecitate dal traffico e con parziale destinazione a verde si deve in tutti i casi pensare a una struttura del tetto a più strati e piena. Poiché in un'opera muraria dalla complessa funzionalità e di elevato valore dal punto di vista tecnico il fatto di disporre un'ulteriore soletta inferiore ventilata al di sotto della struttura portante non viene bocciato a causa dei costi, riappaiono nella valutazione di queste strutture le considerazioni relative all'entità dell'isolamento termico e alla protezione dalla formazione di condensa all'intradosso della struttura portante. 122

Analogamente, in questi casi la protezione termica estiva non interessa, visto che queste strutture evidenziano una capacità elevatissima di riduzione dell'escursione termica. Si deve pensare che è possibile che in una struttura simile non sia ammissibile uno strato di isolamento termico per motivi di protezione civile, se gli spazi che si trovano al di sotto della copertura devono poter essere utilizzati a scopi di protezione. Per l'impiego - in futuro da tenere in considerazione ancora maggiore, visto il bisogno di spazio delle nostre città - delle coperture di garage sotterranei e piani sotterranei per il traffico stradale, esistono varianti della struttura del tetto rovescio. Esse devono essere studiate in base alla situazione locale, al tipo di traffico e all'entità delle sollecitazioni a esso collegate, oltre che secondo la capacità di resistenza acustica e alle vibrazioni del volume edilizio sottostante. La tabella 8 contiene alcune note relative a possibili soluzioni. Sono pensabili anche casi di sollecitazioni - fisiche - insolite, per le quali si possono e si devono trovare soluzioni speciali di copertura. Si pensi ad esempio al traffico su rotaia o alle superfici di atterraggio, che richiedono necessariamente l'inserimento nella copertura di un efficace isolamento contro i rumori d'urto. Un problema particolare emerge in inverno, quando la superficie praticabile di una copertura orizzontale deve essere tenuta libera dalla neve e dal ghiaccio per ragioni di sicurezza. Ciò avviene nel caso di strade e superfici per l'atterraggio di aerei, ma anche nelle vie pedonali (per consentirne l'uso da parte dei disabili, ad esempio). Visto che lo spargimento costante di sale • non viene considerato per motivi di costi del personale; • presenta dei problemi dal punto di vista ecologico; • rappresenta una grave sollecitazione fisica (interazione brina/sale su strati cementiferi e altri strati microporosi della copertura) e chimica (attacco del cloruro sul metallo), si predilige ormai l'irrigazione automatica di sostanze organiche che abbassino il punto di congelamento (glicol o altro) o il riscaldamento della superficie praticabile (analogamente al riscaldamento a pavimento). A prescindere dal fatto che la continua introduzione di alcoli polivalenti o sostanze simili nel terreno circostante (ad esempio in caso di impiego misto con giardino) o nelle acque reflue crea non pochi problemi, la posa su una copertura delle condutture e degli ugelli necessari (ad esempio tutto intorno al bordo) presenta difficoltà formali e tecniche non trascurabili. Oggi si preferisce riscaldare con acqua calda la piastra di calcestruzzo utilizzata come superficie praticabile al di

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sopra degli strati di isolamento dall'umidità e di isolamento termico. Il suo funzionamento viene gestito da sensori di umidità superficiale e della temperatura. Essa presuppone una struttura del tetto che garantisca una durata sufficiente delle tubazioni e dei tubi flessibili di riscaldamento sotto il carico del traffico. In genere questo risultato viene raggiunto con una struttura a più strati: • sulla base di una copertura convenzionale non ventilata; • con isolamento termico rigido, resistente a compressioni elevate; • con isolamento ai rumori d'urto quanto più possibile sottile, che ammetta solo minimi movimenti verticali (ad esempio su base di elastomero).

• forma e aspetto; • struttura; • efficienza della copertura, quando viene destinata per questo uso. Si distingue tra produzione di energia (sempre collegata a collettori) sulla copertura e produzione di energia (basata sulle proprietà della struttura) con la copertura. In relazione alla produzione di energia sulla copertura si dovrebbe dapprima studiare se l'impiego come "trappola" di energia solare può rientrare o meno tra gli ambiti della copertura orizzontale - o se, in questo caso, si dovrebbe preferire la copertura piano-inclinata. Nelle regioni con eclittica più piatta ci si chiede se il migliore sfruttamento energetico sia dato dalla copertura piano-inclinata, con la sua maggior superficie, o (Si veda il paragrafo Le "direttive sulle coperture dalla copertura orizzontale, con la maggiore faorizzontali" come supporto progettuale, a p. 138.) cilità di manutenzione e la sua costante esposizione. Si può rispondere all'interrogativo sulla La copertura utilizzata per scopi energetici base di dati statistici relativi ai trend di nuvolosità Si deve ammettere che la copertura orizzontale giornaliera e sulla base di influssi secondari come na il vantaggio di poter essere sfruttata per gli im- • ombre (ad esempio dovute a montagne, alberi, pianti tecnici. Nel senso classico, con questo si edifici maggiormente elevati nei dintorni) e intende - come già descritto - il giardino pensile • condizioni di riflessione (tipo, geometria e "coe il traffico. lore" della radiazione degli edifici vicini). Dopo la crisi energetica mondiale, e in relazione ai progressi compiuti nello sfruttamento di ener- Dal punto di vista tecnico (installazione, riparagie alternative "quasi inesauribili", è ovvio che si zione e pulizia regolare dei collettori) la copertura cerchi di sfruttare il significativo patrimonio di orizzontale dovrebbe offrire dei vantaggi. coperture orizzontali per la produzione di elettricità. Nella misura in cui lo sfruttamento dell'energia Considerando la geometria e l'orientamento della solare avviene "con un dispositivo" - ad esemcopertura orizzontale, si pensa subito all'energia pio allineando pannelli di celle solari sulla copersolare. tura (impiego "fotovoltaico" dell'energia solare) Nei paesi ricchi di giornate soleggiate con eclit- la copertura ha la funzione di sostenere tali mactica obliqua si sono già conseguiti notevoli suc- chinari, consentirne l'accesso in caso di manucessi, e in questi luoghi le coperture orizzontali tenzione e accogliere i necessari cavi e canalizvengono preferite per il successivo possibile re- zazioni elettriche. A causa del peso generalmente cupero di energia solare. non molto elevato di questi pannelli, la funzione Esistono stati senza risorse petrolifere e carbo- portante viene espletata senza particolari spese nifere proprie, che basano la loro autarchia es- aggiuntive. I cavi elettrici possono essere raccolti senzialmente sulle fonti energetiche alternative e "condotti all'esterno" sul bordo oppure incase, in particolare, sullo sfruttamento dell'energia sati. Sono necessarie soluzioni dettagliate come solare raccolta sopra le coperture dei propri edi- per lo smaltimento delle acque dalla copertura (si fici, veda la parte 3, Particolari costruttivi, p. 141 e E possibile distinguere due modalità di sfrutta- segg.). La copertura orizzontale garantisce namento dell'energia solare: turalmente la migliore accessibilità delle celle so• con "sfruttamento passivo" vengono definite lari - o attraverso una uscita sul tetto o attraverso tutte le misure nelle quali l'energia proveniente una scala esterna. dalla radiazione solare, dopo la trasformazione in La maggiore superficie di tetto della copertura energia termica o elettrica viene sfruttata diretta- piano-inclinata e l'inclinazione delle celle solari, mente (al livello energetico raggiunto;. in apparenza favorevole considerando la nostra • con "sfruttamento attivo" si intendono i sistemi eclittica, integrate nella copertura non si dimodove l'energia solare crea riserve di calore, gra- strano sempre vantaggi reali. zie alle quali è possibile ottenere energia a un • È possibile disporre sulla copertura orizzontale maggiore livello di temperatura con sistemi a cavalietti orientati e inclinati a piacere, con le dipompe di calore, o nei quali l'energia solare for- stanze necessarie per la manutenzione, a senisce direttamente l'energia motrice per le pompe conda del luogo, della stagione e del momento di calore da utilizzarsi per riscaldare la terra, l'ac- della giornata, per sfruttare al massimo le radiaqua o l'aria. zioni dirette e diffuse. Supporti ruotanti con inclinazione regolabile possono essere costantemente Nella progettazione delle coperture si deve con- posizionati in maniera ottimale grazie a semplici siderare come modificare: programmi. 123

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Una forma di produzione di energia dalla copertura particolarmente semplice, da realizzarsi soprattutto nelle regioni più calde e senza la presenza delle fotocellule, ancora molto costose, è la preparazione di acqua calda mediante recipienti disposti sulla copertura, con superfici collettrici quanto più grandi possibili, colorate di scuro, che nelle stagioni secche possono fornire costantemente acqua industriale calda fino a 60 °C per abitazioni da uno a due piani sottostanti. Lo sfruttamento passivo o attivo dell'energia solare con la copertura richiede al progettista della copertura soluzioni affatto differenti; sono state eseguite e provate diverse varianti, con successo alterno. Esempi che devono caratterizzare l'ampiezza delle possibili scelte e chiarire quali sono le conseguenze della struttura della copertura sono: • la copertura trasparente, attraverso la quale d'inverno o nelle mezze stagioni la radiazione solare diretta o diffusa viene trasformata in energia (sulla base del principio del giardino d'inverno) direttamente sul pavimento e sui mobili e sfruttata per riscaldare l'aria nell'ambiente, • la copertura non trasparente con isolamento termico trasparente per raccogliere quanta più energia possibile e conservarla per poi utilizzarla con una pompa di calore (sfruttamento attivo) o trasportandola in un altro punto per utilizzarla in un secondo momento (sfruttamento ibrido). Per quanto riguarda la struttura della copertura, la prima variante non mostra nessuna particolarità rispetto a una "normale" copertura-lucernario (si veda il paragrafo La copertura-lucernario a pagina 114 e segg.) e viene determinata solo dal tipo (grado di diffusione dell'energia totale, valore di trasmissione del calore, permeabilità alla luce), dall'orientamento rispetto alla posizione del sole e dal tipo di vetro. Al riguardo si sono fatte molte esperienze, grazie alle quali si è visto che un impiego è possibile a patto di evitare grandi perdite di radiazione nelle notti serene e di risolvere il problema dell'isolamento-termico estivo. Ciò vale assolutamente anche quando al posto di una vetrata trasparente a una o più lastre si utilizzano per la stessa funzione coperture/tamponamenti: • traslucidi (anche colorati); • opachi; • con isolamento termico trasparente. Per isolamento termico trasparente si devono intendere materiali altamente permeabili rispetto allo spettro visibile e di onde corte della luce solare, ma altamente isolanti in relazione allo spettro degli infrarossi, come gli espansi trasparenti o sistemi trasparenti a tubi o alveolari. Essi vengono impiegati come chiusura esterna o superiore tra le lastre trasparenti o sotto di esse o anche sotto intonaco trasparente (si veda anche p. 159). Dall'impiego di simili sostanze trasparenti termoisolanti insieme a coperture non trasparenti si

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hanno conseguenze funzionali per gli strati o sequenze di strati rimanenti di una copertura. • L'isolamento termico trasparente, incluso il proprio rivestimento trasparente, deve formare lo strato esterno (quindi in questo caso superiore) della copertura. Ciò significa che deve avere una resistenza alla temperatura e all'umidità almeno pari ai materiali isolanti dei tetti rovesci, • Gli strati di isolamento termico trasparenti con o senza intercapedine - devono giacere su uno strato di copertura per quanto possibile di superficie scura e di massa per quanto possibile altamente capace di ritenzione e con una buona trasmissione del calore. Inoltre si deve di regola avere un buon isolamento termico sottostante, per non generare un riscaldamento diretto e immediato dell'aria nell'ambiente. Uno strato simile potrebbe essere una piastra di cemento armato colorata superficialmente di nero con un elevato grado di accumulo

e un'elevata capacità di trasmissione del calore

• In caso di impiego ibrido passivo dell'energia solare - molto promettente per il futuro - lo strato appena descritto dovrebbe • essere costantemente attraversato da un mezzo di trasporto adeguato (aria o liquido); • oppure essere ricoperto da un flusso d'aria al. di sotto dell'isolamento trasparente ma al di sopra dello strato di accumulo. La seconda variante, attualmente molto più realizzabile per via della situazione di mercato, richiede un ' intercapedine d'aria tra isolamento trasparente e strato di accumulo sottostante, da utilizzare come strato portante. Secondo gli attuali concetti di sfruttamento dell'energia, questa intercapedine può comunicare "a una estremità" con l'aria esterna e "all'altra estremità" con l'aria interna e dell'edificio oppure passare in circuito attraverso un accumulatore termico (ad esempio disposto nella cantina dell'edificio). La seguente struttura semplificata può essere un esempio di copertura orizzontale ("tetto rovescio ventilato caldo"): • lastra di vetro; • materiale isolante trasparente, sandwich; • lastra di vetro; • intercapedine; • cemento armat, scuro nella parte superiore; • pannello di sostegno dell'intonaco termoisolante; • intonaco interno. La varietà delle possibilità di realizzazione di questa e altre coperture per lo sfruttamento dell'energia testimonia la situazione ancora instabile del settore.

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Premessa Da quanto evidenziato si evince che i materiali impiegati per la creazione della copertura devono soddisfare requisiti molto elevati in relazione alle ioro caratteristiche meccaniche, fisiche e chimiche. Le funzioni portanti della copertura devono essere garantite per un lungo periodo, le capacità di isolamento e impermeabilizzazione - oltre che e eventuali permeabilità al gas e al vapore - devono rimanere integre durante la durata prevista per la copertura, e sollecitazioni crescenti di tipo 'isico, chimico e biologico, dovute a elementi naturali o umani, devono essere sopportate senza danni. Circa i parametri fisici essenziali dei materiali impiegati per le coperture: • densità; • porosità reale; • numero di pori aperti da un lato, e, dall'altro, le proprietà più importanti, significative per il loro impiego: • resistenza alla compressione; • impermeabilità; • fattore di resistenza alla diffusione del vapore acqueo; • capacità di accumulo termico; • capacità di impedire la dispersione del calore interno; • livello di assorbimento acustico; • livello di assorbimento del rumore aereo, collegato allo spessore dell'elemento, la tabella 9 fornisce un primo, seppur grossolano, ounto di partenza per la valutazione dell'adattabilità. I dati in questa tabella comprendono solo valori e proprietà normali ovvero prevalenti. Esistono certamente espansi con una resistenza alla compressione più elevata e una maggiore impermeabilità; è possibile costruire ammortizzatori con molle morbide in acciaio; e si sa da lungo tempo che i materiali bituminosi non sono sempre così impermeabili all'acqua e al vapore come appare da questa tabella. Ulteriori dettagli verranno forati più avanti.

Materiali con funzioni portanti I materiale della struttura portante è inserito nella struttura degli strati della copertura per assoroire le sollecitazioni meccaniche che si possono registrare a una verifica statica (forza assiale, •orza laterale, flessione e torsione) e le sue proprietà relative non sono oggetto di questa sezione1. Per la successiva osservazione delle funzioni della

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copertura è sufficiente stabilire in questa sede che i materiali impiegati per le tipiche strutture dello strato portante di una copertura orizzontale hanno rigidità diverse. Mentre il cemento armato è il materiale tipico degli strati portanti rigidi (ad esempio sotto forma di solette orizzontali, solette nervate, solette a cassettoni, solette cave), solette flessibili vengono prodotte come struttura portante di una copertura con profili grecati in lamiera d'acciaio dalla luce più o meno elevata. Dato che un allettamento flessibile della restante struttura del tetto - rispetto a un allettamento rigido - è collegato a sollecitazioni diverse e rischi aggiuntivi per gli strati isolanti e impermeabili soprastanti, nell'esame dei materiali per la copertura in relazione alla struttura portante (soletta), si distingue: • in primo luogo tra allettamento rigido e flessibile e • in secondo luogo sulla base delle caratteristiche fisiche e chimiche della superficie della struttura portante. La superficie della parte resistente deve infatti possedere altre capacità oltre alla.funzione portante. • Deve essere sufficientemente piana, in modo che non possano comparire sollecitazioni d'attrito o di taglio insostenibili per gli strati correlati con indipendenza, consentendo così di non effettuare spese antieconomiche o talvolta tecnicamente non gestibili per masse di "collante" in caso di strati da correlare in maniera puntuale o estesa. • Deve essere anche resistente alle sollecitazioni da aderenza e trazione e non avere materiali che impediscono la correlazione (ad esempio idrofobi), se è necessaria una correlazione puntuale o estesa del successivo strato di copertura. • Deve essere chimicamente compatibile con lo strato seguente - o con quello ancora successivo, se lo strato seguente è permeabile; ciò significa che non deve esercitare influssi chimici sulla copertura neppure nel lungo periodo né essere danneggiata dalle caratteristiche chimiche dei restanti strati di copertura. Oltre ai summenzionati punti, in questa sezione si parlerà del materiale dello strato portante ovvero della soletta portante solo se lo strato portante assume su di sé parte o tutte le funzioni fisiche della copertura. Ciò può avvenire quando: • in un giardino pensile sono stati affidati compiti di impermeabilizzazione a una soletta in calcestruzzo a forma di vasca secondo una particolare composizione o • una soletta flessibile è realizzata in sandwich di lamiera con espanso con grande resistenza alla diffusione del calore. L'esempio più comune per l'assunzione delle funzioni fisiche da parte dello strato portante deriva dall'osservazione dell'effetto di protezione termica estiva delle coperture orizzontali.

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In pratica i fogli di metallo vengono impiegati esclusivamente (ad esempio integrati in guaine di bitume armati con velo di vetro V 60 Al 0,1) come barriera al vapore o come "strascico" tra due guaine bituminose per eliminare localmente il loro incollaggio; si veda il paragrafo Barriera al vapore e schermo al vapore (pagina 132) oltre che la parte 3 Particolari costruttivi (pagina 142 e segg.)

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La riduzione dell'escursione termica determinante per la protezione esercitata dalle coperture orizzontali senza intercapedine (tradizionali o rovesci) viene causata in maniera decisiva dalla capacità di accumulo termico degli strati di copertura di notevole massa; di conseguenza, in una struttura per il resto simile, uno strato portante in cemento armato è in generale più efficace di uno in elementi legnosi - e quest'ultimo è in generale più efficace di uno in profili di lamiera grecata. La tabella 10 offre una panoramica dei parametri essenziali dei materiali più utilizzati per lo strato portante per la progettazione della struttura di una copertura.

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Materiali con funzioni isolanti e impermeabilizzanti I primi materiali esaminati sono quelli degli strati esterni, al di sopra della struttura portante, rivolti all'ambiente e agli agenti atmosferici e che adempiono alle funzioni di isolamento e impermeabilizzazione della copertura. Se si parte dal caso più comune, ovvero dall'assenza di qualsiasi strato rigido al dì sopra della struttura portante, lo spettro della capacità di assorbimento di carico e di deformazione dei materiali va • dall'ambito della compressione e del colpo d'ariete (passaggio del personale di manutenzione e degli artigiani, caduta di oggetti, caduta di rami, grandine) • fino all'ambito-della trazione (spinta del vento) e del taglio (compressione da temperatura) con carattere di sollecitazione variabile; quello delle loro sollecitazioni fisiche va • dalle sollecitazioni dovute alle variazioni di temperatura • agli effetti di brina e radiazione UV/IR

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• alle deformazioni da dilatazione e da contrazione a seguito dello scambio di umidità dei materiali della copertura; e infine quello delle loro sollecitazioni chimiche e biologiche va • da livelli di pH inferiori a 3 (pioggia "acida" in ambiente industriale) • al contatto con oli minerali e carburanti (in caso di coperture praticabili con transito di veicoli o utilizzate come superfici di atterraggio), • fino all'attacco di alghe, batteri, funghi e parassiti e agli attacchi macroscopici da parte di animali (nidi di insetti e uccelli, danni causati da insetti e migrazione di piccoli quadrupedi). Il materiale di copertura deve inoltre sopportare senza danni i fulmini, non innescare una combustione in caso di fiamme e scintille vaganti e, in caso di incendio, resistere al fuoco per un tempo almeno sufficiente alle misure di salvataggio, soccorso e spegnimento, senza perdere la propria funzione protettiva.

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Materiali con proprietà impermeabili

Come già descritto in maniera esauriente quando si è trattato l'argomento "funzioni di isolamento e impermeabilizzazione" (p. 78 e segg.), per tutti i materiali di copertura si deve distinguere tra la loro impermeabilità all'acqua e la loro impermeabilità al vapore acqueo. In questa sede si analizzano esclusivamente i diversi procedimenti di penetrazione ai quali un materiale impiegato con scopo di impermeabilizzazione deve "opporsi". • L'acqua può penetrare per differenza di pressione attraverso giunti, crepe e pori, quando queste aperture sono sufficientemente ampie; può essere aspirata capillarmente da aperture analoghe del materiale, quando sono sufficientemente strette; non attraversa il materiale in misura significativa né viene trasportata capillarmente da esso in misura insostenibile, se i diametri delle aperture a disposizione per l'infiltrazione nel materiale (fessure, pori) restano al di sotto di determinati valori limite (ad esempio un centesimo di micrometro). 127

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Qualsiasi trasporto idrico all'interno e attraverso il materiale finisce di natura quando il materiale non ha più pori che siano di apertura sufficiente per permettere a una singola molecola di acqua di penetrare. • Quando i pori o le fessure nel materiale possono essere attraversati dai due componenti principali dell'aria (idrogeno e ossigeno) sotto l'influsso di una differenza di pressione, il vapore acqueo viene trasportato "per convezione" con l'aria, che funge da gas di trasporto, all'interno del materiale. Attraverso i pori che non permettono più un significativo passaggio dell'aria, il vapore acqueo - come gli altri gas - può diffondersi all'interno del materiale a seguito della differenza relativa di pressione. Questo processo, che è alla base delle comuni indicazioni sulla resistenza alla diffusione del vapore acqueo da parte dei materiali, è sempre accompagnato da formazione di condensa e assorbimento ovvero evaporazione e dissorbimento, cosicché il trasporto effettivo del vapore acqueo attraverso i materiali microporosi come calcestruzzo, legno, plastiche ecc. avviene in realtà con una costante modifica dello stato dì aggregazione di vapore acqueo gassoso in condensa fluida e H20 assorbita. È pertanto necessario trattare separatamente i materiali impermeabili in base alle loro funzioni. Impermeabilizzazione contro l'umidità Il requisito di impermeabilità di una copertura si riferisce generalmente a una sufficiente impermeabilizzazione contro l'acqua che agisce sul manto di copertura per pioggia, fusione della neve e del ghiaccio e (nei giardini pensili) per irrigazione artificiale. In questo caso - a seconda della pressione dinamica del vento che porta la pioggia o secondo l'altezza della colonna d'acqua che si trova sulla copertura - si ha una sollecitazione di acqua in pressione di determinata intensità. Di conseguenza, l'impermeabilità a lungo termine viene determinata • non solo dall'impermeabilità fisica del materiale stesso, • ma anche dalla sua resistenza meccanica contro queste sollecitazioni di pressione generalmente estese. 1. Nella misura in cui la funzione impermeabile viene assunta in misura sufficiente dallo strato portante, si può considerare come data anche la resistenza contro la pressione idraulica nel lungo periodo. Una soluzione simile sarebbe possibile con un calcestruzzo "impermeabile", se sopra la struttura portante vi fosse un bacino di acqua di profondità limitata e sotto la soletta di calcestruzzo un ambiente di vita con necessità ridotte di umidità dell'aria; a causa della percolazione residua attraverso il calcestruzzo, conosciuta da qualsiasi diga in cemento armato e impossibile da escludere anche con l'impiego di impermea130

bilizzanti chimici sul calcestruzzo, si dovranno evitare: • la formazione e lo sgocciolio di acqua all'intradosso della soletta • ma non un aumento del livello di umidità nella zona inferiore del calcestruzzo e pertanto una continua evaporazione dall'intradosso della soletta all'aria ambiente. Solitamente, queste soluzioni restano pertanto limitate a superfici di traffico, garage e superfici tecniche al di sotto della soletta. 2. Nella misura in cui nella copertura si preveda uno speciale strato isolante, effettivamente impermeabile, e lo si ponga su una struttura portante rigida (ad esempio una soletta in cemento armato) o su un ulteriore strato di allettamento (ad esempio un massetto delle pendenze armato) integrato nella copertura, si può ugualmente partire dal presupposto che si abbia una resistenza duratura anche contro una lunga sollecitazione di pressione idraulica. Di questo fatto si fa uso nel tetto rovescio (si veda la pagina 105). 3. Di regola non si supera un livello di pressione: • di qualche centimetro in caso di smaltimento funzionante ovvero • di qualche decimetro in caso di giardini pensili con ristagno (negli stati dell'Europa centrale un contenitore d'acqua posto su una copertura rappresenta ancora una eccezione). Per carichi di entità così limitata si ha una impermeabilizzazione sufficiente rispetto all'acqua in pressione applicando guaine bituminose o sintetiche saldate o incollate, nella misura in cui queste ultime siano • posate a livello su un sottofondo non troppo morbido (ad esempio non su tappetini in fibre minerali isolanti per i rumori d'urto) e • siano esse stesse sufficientemente impermeabili dal punto di vista fisico. Come abbiamo già avuto modo di esporre, possono essere considerati fisicamente impermeabili tutti i materiali la cui struttura o porosità non lascia passare H20, o per lo meno non in forma liquida; le trasformazioni attraverso la fase di assorbimento e/o attraverso la fase gassosa (come descritto in precedenza) non pregiudicano invece l'impiego del materiale come isolante per copertura. Da questo punto di vista tutti i metalli, la maggior parte delle resine polimeriche e gli strati di bitume sigillati e compatti, ovvero senza pori alieni alla loro struttura, possono essere classificati come impermeabili. Questo spettro di materiali viene notevolmente limitato, nelle situazioni reali da: • costo del materiale, • lavorabilità del materiale, • possibilità di creare collegamenti (giunti, cuciture, correlazioni) in cantiere e • durata del materiale come si vede nel più importanti edifici realizzati.

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• Le guaine in lamiera resistente allo strappo o al taglio (ad esempio con spessori superiori a 0,5 mm) possono essere collegate di lato solo attraverso cuciture saldate o brasate senza fori, in modo che la cucitura abbia la stessa impermeabilità del materiale stesso. In pratica questa operazione può essere realizzata in cantiere solo con estrema difficoltà, cosicché si eseguono delle aggraffature (ad esempio il "giunto in piedi a doppia aggraffatura") invece della cucitura. Queste aggraffature - soprattutto nei confronti di una lunga sollecitazione da acqua in pressione - sono solo parzialmente impermeabili ed espletano la loro funzione sulle coperture con il fatto che l'apertura dell'aggraffatura si trova "nascosta" dalla pioggia diretta grazie allo specchio d'acqua che naturalmente compare in condizioni normali di pioggia o acqua di fusione. Di conseguenza, i rivestimenti di lamiera con aggraffature trovano impiego dove una pendenza sufficiente, superiore al 3%, e uno smaltimento funzionante ed efficiente escludono il contatto dell'apertura dell'aggraffatura con l'acqua in pressione (copertura piano-inclinata). • Analogamente, i fogli di lamiera con spessori intorno a 0,1 mm o meno sono impermeabili quando sono intatti, ma sono troppo sensibili contro i danni meccanici e non possono essere collegati con aggraffature, cosicché vengono inseriti in guaine da rinforzare (preferibilmente bituminose) e correlati incollando il sormonto. L'intero manto impermeabile, naturalmente, può solo essere altrettanto impermeabile quanto il materiale delle guaine e il collante. Di regola dipende dalla impermeabilità della massa bituminosa lavorata a caldo o dall'emulsione bituminosa 2 . • Storicamente i classici materiali impiegati per I manto impermeabile nelle coperture orizzontali sono le masse bituminose e le guaine bituminose con supporto di cartone, velo o tessuto tessile. Esistono tuttavia dei limiti al generico impiego di questi materiali. Mentre le emulsioni bituminose lavorate a freddo fanno aumentare il rischio di vescicatura dovuta all'effetto della temperatura e nascondono porosità locali e quindi punti non a tenuta, la molto più sicura lavorazione a caldo del bitume secondo le direttive sulle coperture orizzontali o secondo la norma DIN 18.195 implica ovviamente una notevole sollecitazione termica esercitata dal materiale da posare sul materiale di base. A prescindere dall'aumento delle difficoltà collegato al calore del bitume reso liquido durante la lavorazione, guaine, tessuti, masse o espansi plastici o gommosi che si trovano a contatto diretto con questo materiale corrono il pericolo di fondere e decomporsi, cosicché per lavorare a caldo un manto impermeabile bituminoso non a contatto diretto sopra la struttura portante è necessario disporre una guaina di velo di vetro che riduca la propagazione del calore o utilizzare una guaina bituminosa con supporto in velo di vetro.

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• Sulla base delle più recenti conoscenze, non si può genericamente consigliare l'applicazione di masse bituminose su strati portanti metallici come lamiere zincate grecate. Secondo i dati disponibili, tali masse bituminose in condizioni chimico-fisiche non favorevoli sviluppano acidi che potrebbero favorire una corrosione del metallo. • Leganti puramente bituminosi non sempre resistono all'infragilimento - soprattutto quando sono esposti direttamente al clima esterno o non sono sufficientemente protetti. In queste condizioni, reagiscono alle sollecitazioni causate dalle variazioni di temperatura come masse bituminose spesse qualche centimetro, e presentano all'esterno fessurazioni da fragilità; anche le guaine bituminose armate con tessuto o velo perdono decisamente la loro duttilità (capacità di deformazione plastica). • L'impiego del bitume come manto impermeabile di coperture orizzontali anche in situazioni di elevatissime sollecitazioni termiche è stato reso possibile dallo sviluppo di copolimeri bituminosi e altopolimeri sintetici. A seconda delle caratteristiche dell'aggiunta polimerica o del raggiungimento della deformabilità di lungo periodo delia miscela, si possono usare guaine plasto-bituminose o guaine elasto-bituminose da correlare in maniera impermeabile nei loro punti di giunzione con un procedimento di spalmatura o di saldatura (DIN 18.195). Queste guaine si dimostrano notevolmente più longeve del puro bitume, in relazione alla deformabilità e alla capacità di superare deformazioni localmente elevate del loro substrato (ad esempio crepe dello strato sottostante). • Le masse bituminose non rinforzate devono essere sempre spesse qualche centimetro per garantire un'impermeabilità di lungo periodo ed è quindi possibile utilizzarle solo in casi limitati per motivi di peso proprio e altezza dell'edificio. Quando il materiale sottostante può fondere, non si riesce a trattenere il calore prodotto durante la lavorazione con una guaina in velo di vetro di spessore limitato o altro, pertanto il loro uso è da escludere quando vi siano strati isolanti in materiale plastico. In questi casi è necessario un massetto delle pendenze intermedio, che tuttavia aumenta ulteriormente il peso proprio. L'impermeabilità propria e le caratteristiche di lavorazione del bitume rendono necessari per le guaine bituminose spessori di almeno 4 mm, cosicché nelle zone di sormonto o di giunzione di manti impermeabili su più strati non è raro incontrare spessori fino a 2 cm. Questo vale arpone per i manti impermeabili plasto-bituminosi. In molti casi (ad esempio nella realizzazione di una copertura leggera con lamiera grecata) questo spessore e questo peso rappresentano un ostacolo progettuale; guaine sintetiche armate con velo o tessuto, saldabili (termoplastiche) in polivinilcloruro (PVC) o polipropilene (PP) con spessori totali tra 1 e 3 mm, offrono una so-

Nel capitolo Struttura portante (p. 57 e segg.) vengono forniti ulteriori dettagli sulle proprietà meccaniche che caratterizzano il comportamento di rigidità e deformazione plastica dei materiali della struttura portante in caso di sollecitazione di breve e di lunga durata.

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Fondamenti

Materiali e strati

luzione assolutamente equiparabile alle guaine bituminose in relazione alla resistenza allo strappo, alla lavorabilità e all'impermeabilità all'acqua. • Le guaine sintetiche, definite nel linguaggio comune impermeabilizzazioni "bianche", sono generalmente più costose e richiedono per la loro lavorazione conoscenze specialistiche; sono essenzialmente più sottili e più leggere delle impermeabilizzazioni bituminose descritte e devono essere saldate a temperature chiaramente inferiori (anche "chimicamente"). Sono adatte per una prefabbricazione industrializzata della superficie di impermeabilizzazione necessaria in cantiere; possono essere correlate con collanti adatti per aderenza sui supporti (soprattutto le cosiddette "lamiere di alluminio"), ma possono essere anche correlate per indipendenza sulla struttura portante. Con adeguate aggiunte alla massa polimerica queste guaine di plastica vengono offerte da molto tempo anche in qualità resistente ai raggi UV. Circa le sollecitazioni più elevate per i manti impermeabili delle coperture orizzontali, la norma DIN 18.195 prevede al momento manti sintetici di questo tipo solo in connessione con (e in particolare inseriti in) guaine bituminose. • In relazione alla loro resistenza alla penetrazione radicale, per le impermeabilizzazioni bituminose vale lo stesso discorso delle guaine sintetiche. Gli operatori concordano sul fatto che nessuno dì questi materiali impermeabili può garantire nel lungo periodo una totale resistenza alla penetrazione radicale; per motivi pratici e una durata accettabile la caratteristica di "manto antiradice" viene riconosciuta ad alcuni prodotti tra le guaine bituminose o tra le guaine plasto-bituminose e le guaine sintetiche di maggior valore (si veda il paragrafo "Il giardino pensile" a pagina 119). In questo contesto si devono menzionare anche le guaine di impermeabilizzazione a base di poliolefine, sviluppate negli ultimi anni e ancora non incluse nella tabella 11. • In Germania e Austria, per impermeabilizzare i tetti rovesci si impiegano di preferenza guaine bituminose con armature di velo di vetro, tessuto di vetro, tessuto di iuta o velo in fibre di poliestere, ovvero guaine plasto-bituminose con armature in tessuto o velo di poliestere da un lato e guaine sintetiche altopolimeriche per coperture dall'alto. Le guaine altopolimeriche per coperture possono essere lavorate sia da sole (come manto impermeabile monostrato) sia (in caso di sufficiente compatibilità tra guaina sintetica e bitume) insieme alle guaine bituminose (come manto impermeabile a due o più strati). • Nel caso delle guaine sintetiche - accanto alla compatibilità con il bitume - si deve fare attenzione alla loro compatibilità con gli espansi per isolamento, ad esempio il polistirolo estruso. Le relative informazioni devono essere richieste ai produttori. 132

Nella scelta dei materiali di impermeabilizzazione, riassumendo, si devono sempre tenere presente, • accanto alla fondamentale resistenza alle sollecitazioni previste (sia quelle progettuali sia durante il periodo di tempo prima e dopo la posa), • la lavorabilità alle condizioni locali e strutturali e • la compatibilità con i restanti materiali e le caratteristiche strutturali della copertura. • Le guaine sintetiche per coperture, che devono essere lavorate in connessione alle guaine bituminose, devono essere incollate in maniera duratura con il bitume (essere chimicamente e termo-meccanicamente compatibili con il bitume). • Sistemi di impermeabilizzazione diversi da quelli descritti in precedenza - ad esempio le plastiche liquide - sono attualmente oggetto di valutazione circa la loro appropriatezza per gli stessi requisiti e valori orientativi, In caso di dubbio il progettista-deve richiedere un documento di test sul materiale da parte di un istituto di certificazione riconosciuto o la prova dell'autorizzazione a scopo edilizio del sistema da giudicare. Nell'ambito della progettazione di un tetto rovescio si deve considerare che le guaine sintetiche che si trovano sul mercato • possono essere sensibili ai raggi UV, IR e/o all'ozono, il che può rendere necessaria la loro fornitura e il susseguente stoccaggio in cantiere avvolte in teli protettivi, oltre che particolari misure di protezione dopo la posa fino al momento del loro rivestimento (ad esempio con ghiaia); • contengono talvolta emollienti che non sono compatibili con gli espansi di polistirolo estruso, da risolvere inserendo uno strato separatore tra isolamento e guaina (si veda anche la pagina 128 e segg.). Barriera al vapore e schermo al vapore Come già spiegato all'inizio, l'impermeabilità di uno strato al vapore acqueo si misura da un lato con la porosità specifica (numero, dimensione e geometria dei pori) e dall'altro con lo spessore dello strato. Un materiale poroso a celle chiuse sarà generalmente più impermeabile al vapore rispetto a uno con pori tubolari comunicanti, uno con pori stretti più impermeabile di uno con un numero uguale di pori più ampi e uno con una percentuale minore di sezione di pori reali più impermeabile di uno con una superficie di sezione percentuale più elevata; inoltre la permeabilità al vapore di uno strato diminuisce, indipendentemente da questo, in misura inversamente proporzionale al suo spessore. Solo gli strati metallici senza perforazioni possono essere definiti barriere al vapore in senso fisico. In senso tecnico edile tuttavia vengono classificati come barriere al vapore anche quegli strati la cui permeabilità al vapore è uguale a quella di uno strato d'aria in quiete spesso oltre 10 m (meglio, spesso, 100 m).

Materiali e strati

Come barriere al vapore si preferiscono le guaine senza fori (non correlate in indipendenza con sormonto, ma saldate termicamente o a espansione) in polietilene (PE) o poliisobutilene (PIB) oltre che fogli di alluminio o di rame estremamente sottili, disposti tra guaine bituminose con armatura meccanica. Le barriere al vapore sono strati che lasciano passare il vapore acqueo in misura ridotta, ma sono sufficientemente impermeabili da garantire uno smaltimento perfetto del vapore acqueo che vi penetra dalla copertura, per escludere qualsiasi formazione di condensa al di sopra della barriera al vapore. • Nel caso dì coperture orizzontali in cui il vapore acqueo che si diffonde attraverso la struttura della copertura viene allontanato dalla copertura stessa con l'aerazione trasversale, la barriera al vapore deve solo fare in modo che la quantità di vapore acqueo che giunge all'interno possa essere smaltita senza problemi anche in caso di condizioni sfavorevoli di ventilazione (assenza di vento); una struttura portante di calcestruzzo in genere adempie anche a questo compito; in caso di strutture di copertura nelle quali tra aria ambiente e isolamento termico si trova solo un assito di legno ovvero pannelli di cartongesso o di masonite, per migliorare l'effetto di barriera al vapore sotto l'isolamento termico si dispone una guaina di plastica correlata per indipendenza con sormonto (in questo caso è sufficiente il PVC), che assume le funzioni di impermeabilizzazione a trazione e di protezione contro lo sgocciolio. La tabella 12 fornisce un riassunto dei materiali attualmente utilizzati come barriere al vapore, disposti secondo i valori orientativi per il loro effetto di ostacolo alla diffusione del vapore. Materiali con caratteristiche isolanti

Per capacità isolante di un materiale si deve intendere la sua capacità di limitare il passaggio di energia attraverso il materiale stesso. Di conseguenza, le sostanze termoisolanti devono impedire la propagazione del calore attraverso lo strato formato dalla sostanza termoisolante (sia mediante la conduttività sia con radiazione e convezione), dove nella prassi la grandezza dominante è la conduzione termica, Influenzata dalla quantità di pori della sostanza isolante. Tra le proprietà che costituiscono la capacità di isolamento termico delle sostanze, per i progetti edili si hanno: • la capacità di conduzione, indicata dalla conduttività W/(m x K); • la capacità di accumulo termico, indicata dalla capacità termica e in (W x h)/(kg x K); • la variazione della capacità di conduzione d>7df che interviene attraverso il cambiamento del contenuto di umidità del materiale. Gli elementi architettonici fonoassorbenti devono limitare il passaggio dell'energia acustica da una stanza all'altra (isolamento del rumore aereo) o da un elemento architettonico eccitato

Fondamenti

da una vibrazione meccanica a una stanza (isolamento dai rumori d'urto, ad esempio isolamento dai rumori da calpestio). Molto più che per l'isolamento termico, in questi casi l'isolamento acustico può essere determinato più dalla struttura (senza intercapedine, con intercapedine, flessibile o rigida) dell'elemento architettonico e dai particolari di correlazione (ad esempio attutire le fonti di rumore d'urto), che dalle pure proprietà specifiche del materiale (come peso specifico o capacità di assorbimento acustico). Pertanto, un'ulteriore osservazione dell'isolamento acustico sulla copertura orizzontale si limita • all'effetto di Isolamento dal rumore aereo, essenziale in relazione alla protezione antirumore e ai problemi di protezione dalle emissioni mediante la massa e i materiali isolanti dal rumore da calpestio di bassa rigidità dinamica; • alle proprietà essenziali in relazione alla protezione dai rumori d'urto e dalle vibrazioni dei materiali isolanti dai rumori da calpestio e dai rumori d'urto oltre che • alla soluzione dei problemi di protezione delle immissioni (per minimizzare il livello di pressione acustica in una sala macchine disposta al di sotto della copertura con elevati livelli sonori e aperture di aerazione verso l'esterno) - ad esempio con inserti architettonici fonoassorbenti. Materiali termoisolanti Sin da prima della crisi energetica e della legge sul risparmio energetico, insieme alle norme sull'isolamento termico, la necessità di un sufficiente effetto termoisolante ha influenzato la scelta dei materiali e della struttura in misura molto elevata, generalmente più dei requisiti acustici. Ciò è dovuto al fatto che i requisiti tecnici di protezione dal rumore aereo di una copertura possono essere soddisfatti con l'introduzione di adeguate misure al di sotto della copertura - mentre un adempimento dei compiti di isolamento termico invernale al di sotto della soletta di copertura può rivelarsi errato, Insufficiente o collegato almeno a un significativo incremento dei costi edilizi e a una ridotta utilizzabilità degli spazi coperti. • L'isolamento termico al di sotto della soletta di una copertura orizzontale tradizionale porta con sé problemi di ponti termici nelle aree di correlazione tra soletta di copertura e parete difficilmente risolvibili in maniera soddisfacente. • Essa, se non si intende avere a che fare con formazione di condensa e tutto quanto vi è collegato, rende necessaria la disposizione completa e senza fori di una barriera al vapore anche sotto lo strato isolante; una simile barriera al vapore tuttavia contrasta strutturalmente con il desiderio di disporre un intonaco alla soletta e di un controsoffitto sospeso rivestito con dispositivi efficaci dal punto di vista acustico o domestico. L'integrazione, in linea di principio possibile, della barriera al vapore in un controsoffitto, lo rende 133

Materiali e strati

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inefficace dal punto di vista acustico-architettonico e richiede correlazioni impermeabili al vapore dell'intradosso a tutti i suoi bordi verso le pareti. • In piena estate, uno strato isolante disposto sotto una soletta piena riduce la capacità di accumulo termico dell'ultimo piano e pertanto la sua inerzia termica. Oltre a questo svantaggio, che favorisce le oscillazioni della temperatura ambiente - in caso di struttura per il resto uguale -, la capacità di riduzione delle oscillazioni di temperatura della copertura con uno strato isolante disposto al di sotto della sua massa principale è in genere inferiore rispetto alla disposizione superiore.

Mentre il pietrisco e le sue varianti più stabili vengono impiegate in casi speciali (ad esempio quando esiste la necessità di una compensazione in altezza relativamente grande e di risparmio di peso), nella maggior parte dei processi di progettazione la scelta cade tra uno dei primi tre tipi di materiali. In questo caso - accanto ai costi - si devono ponderare le proprietà essenziali (vantaggi e svantaggi) dei diversi materiali.

I materiali isolanti in fibre minerali possono essere forniti in "forma non combustibile" sulla base della norma DIN 4102 (si veda Fisica tecnica) e mostrano - a seconda della rigidità - conduttività tra 0,025 e 0,045 W/(m x K) oltre che peso proprio In termini generali, pertanto tra 100 e 300 kg/m3. • la funzione di isolamento termico deve essere Secondo le ultime ricerche dell'Istituto Fraunhoclassificata come seconda funzione importante fer di fisica edilizia, il loro potenziale di aspiraper struttura e materiali della copertura e zione d'acqua e ritenzione idrica - e pertanto la • si deve di regola partire da una disposizione loro tendenza a imbibirsi nel lungo periodo dopo dello strato che espleta tale funzione al di sopra percolazioni temporanee di acqua o formazioni della struttura resistente. di condensa e a scapito della loro capacità termoisolante - è piuttosto limitato. Tuttavia, alUno sguardo alla tabella 1 della norma DIN 4108, cuni tappeti di fibre minerali non stabilizzati tenparte 4, e alle comunicazioni ufficiali pubblicate dono, anche in caso di basso assorbimento di dopo la sua realizzazione sui materiali termoiso- umidità per processi diffusivi, a gonfiarsi consilanti (si veda Fisica tecnica) è sufficiente a notare derevolmente anche sotto carichi ridotti (quindi la straordinaria molteplicità di materiali disponi- ad esempio direttamente sotto un manto di cobili ed economici che si possono impiegare per pertura in alluminio non armato). In situazione una copertura orizzontale. di assenza di carico questi rigonfiamenti ragA prescindere dal fatto che tutti i materiali con- giungono il 30%. tenuti nella copertura (perfino il calcestruzzo di I materiali isolanti in fibre minerali possono esuna soletta portante) forniscono un contributo sere attraversati senza ostacoli dal vapore acpiù o meno significativo alla resistenza com- queo per via della loro naturale porosità; in caso plessiva della copertura al passaggio di calore, di apporti locali minimi di umidità alla copertura, in riferimento agli aumentati requisiti attuali la essi costituiscono un cuscinetto importante per parte predominante di questa resistenza al pas- le espansioni dovute alla pressione del vapore saggio rimane affidata a uno o più strati di ma- sotto l'effetto delle temperature elevate. Partiteriale con carattere spiccatamente termoiso- colarmente ovvio è l'impiego di materiali isolanti lante. In pratica la scelta dei materiali sì limita a in fibre minerali nella realizzazione di coperture masse altamente porose, espansi o pietrisco da orizzontali con intercapedine (ventilate), tanto più materiale di partenza non metallico minerale od che per queste coperture si calcola in generale organico. uno spessore maggiore (rispetto alla copertura Se si prescinde da soluzioni speciali come l'iso- senza intercapedine), e in questi casi l'altezza lamento con uno strato d'aria (tipo padiglione leggermente più elevata di uno strato isolante in gonfiabile), i materiali isolanti comunemente im- fibre minerali rispetto agli espansi, che sono pegpiegati possono essere suddivisi in quattro cate- giori conduttori di calore, non riveste importanza alcuna. gorie: Nella copertura orizzontale tradizionale senza in1. tappeti o pannelli in fibre minerali o di vetro; 2. pannelli in lana di vetro o calcestruzzo poroso; tercapedine la barriera al vapore disposta all'in3. tappetini o pannelli in espansi o estrusi, prefe- tradosso e lo strato isolante all'estradosso escludono un contatto diretto dell'isolamento con l'acribilmente a base di polistirolo o poliuretano; 4. pietrisco di granuli porosi (ad esempio argilla qua meteorica o la condensa; in questa struttura di copertura si utilizzano con ottimi risultati come espansa, scorie). Le soluzioni granulari vengono impiegate in forma isolamento termico fibre minerali e di vetro, soparzialmente legata, rinunciando a una parte della prattutto per le loro capacità antincendio e di difloro capacità isolante ma guadagnando allo stesso fusione. tempo dal punto di vista della stabilità dello strato. Sono da tenere in considerazione la loro comEsempi sono il "calcestruzzo poroso", con ag- primibilità relativamente elevata, l'allettamento giunta di sfere di polistirolo, i calcestruzzi isolanti estremamente morbido per gli strati superiori e non strutturali con argilla espansa o ardesia la necessità di una configurazione particolarmente espansa come additivo e i tappeti in gomma- "flessibile" delle correlazioni di guaine e fogli soschiuma o elastomero espanso saldato o incol- prastanti. Un particolare vantaggio degli isolamenti minerali e in fibra di vetro sta nel fatto che, lato per punti. 134

Materiali e strati

a causa della loro struttura, essi resistono alle sollecitazioni di taglio o termiche o meccaniche in direzione orizzontale e verticale. Visto che gli spazi cavi dei materiali isolanti minerali e in fibra di vetro possono venire riempiti dall'acqua stagnante, facendo svanire il loro effetto termoisolante, e a causa della loro finora presunta tendenza a una ritenzione dell'umidità nel lungo periodo, finora gli isolamenti in fibre minerali non hanno praticamente trovato impiego per i tetti rovesci a causa del contatto diretto tra acqua piovana e strato isolante; secondo le ricerche già menzionate dell'Istituto Fraunhofer di fisica edilizia, non si dovrebbero tuttavia escludere questi impieghi in linea di principio. La lana di vetro come materiale isolante viene fornita sotto forma di pannelli isolanti senza giunture i quali, per via della loro struttura, non sono combustibili - tuttavia una volta posati non possono più essere classificati come "incombustibili" ai sensi della DIN 4102, perché secondo le disposizioni unitarie di fornitura devono essere posati in bitume lavorato a caldo. Questo tipo di posa, nel quale i pannelli sono sigillati con bitume non solo sul lato inferiore ma anche alle giunzioni e sul lato superiore, per chiudere i-loro spazi cavi più esterni, porta con sé il vantaggio che l'isolamento termico deve essere classificato, ai sensi della pratica edilizia, come barriera al vapore. Con un isolamento in lana di vetro in una copertura senza intercapedine di struttura convenzionale, diventano superflui sia la necessaria barriera al vapore sopra la parte resistente sia lo strato di compensazione da disporsi tra struttura portante e barriera al vapore. Uno dei vantaggi principali dell'isolamento con lana di vetro consiste nell'elevata resistenza alla compressione del materiale - praticamente ineguagliata dagli altri materiali isolanti in commercio, per cui questo materiale isolante viene principalmente impiegato nelle coperture fortemente sollecitate dal punto di vista meccanico. L'elevata resistenza alla compressione è spiegabile con la notevole rigidità del materiale di base, che costituisce le pareti dei pori della schiuma (vetro); in caso di ingresso di acqua nei pori superficiali del materiale, aperti verso l'esterno, è possibile in caso di gelate una rottura delle pareti dei pori e pertanto una successiva erosione del materiale isolante. Per questo fatto i produttori di lane di vetro non possono finora prevederne l'impiego quale isolante nei tetti rovesci. Tra i materiali termoisolanti un ruolo speciale spetta al calcestruzzo poroso: si tratta di un materiale che è stato sviluppato per la doppia funzione di struttura portante e di strato termoisolante. Poiché anche in questo materiale si è raggiunto l'effetto di isolamento termico attraverso una mag-

Fondamenti

giore porosità interna, si devono tenere in conto chiare riduzioni nell'ambito della portata del materiale rispetto al calcestruzzo normale e a quello leggero. Dato che in molti casi uno strato portante in calcestruzzo poroso non è sufficiente da solo a raggiungere il voluto effetto di isolamento termico generale della copertura (ad esempio nelle solette in calcestruzzo poroso armato), l'impiego di questo materiale per le coperture orizzontali incontra delle limitazioni. Poiché inoltre l'effetto di isolamento acustico di uno strato in calcestruzzo poroso resta in genere notevolmente ridotto rispetto a uno strato di calcestruzzo normale dello stesso spessore, questa soluzione trova utilizzo in primo luogo nell'edilizia industriale. Uno spettro di materiali particolarmente ampio è quello dei materiali isolanti a base di espansi. In questo caso gli espansi gettati in opera e i tappeti "senza fine" rivestono un ruolo minore. La stragrande maggioranza degli espansi isolanti è data da schiume prefabbricate industrialmente e fornite sotto forma di pannelli, ai quali si riferiscono i seguenti dati: • per sollecitazioni ridotte - pertanto per resistenze alla compressione limitate, dove non compaiono sollecitazioni da attrito e non può penetrare acqua piovana o condensa - si utilizzano in prevalenza espansi. Essi possiedono una porosità comunicante e un bassissimo peso specifico apparente, con una conduttività particolarmente limitata. Si caratterizzano inoltre per un prezzo particolarmente favorevole. Il loro impiego viene limitato dal fatto che sono soggetti a deformazioni causate dalle variazioni di temperatura della copertura e a una successiva disintegrazione (erosione da attrito) e anche la loro resistenza alla putrescibilità non è sempre garantita. Quando gli espansi "di prima classe" verranno venduti a prezzi più favorevoli, queste schiume perderanno il loro significato. Gli espansi di polistirolo o di poliuretano estruso con struttura cellulare prevalentemente chiusa sono oggetto di particolari attenzioni nella progettazione delle coperture orizzontali. Con l'aiuto di uno strato superiore che distribuisca i carichi (ad esempio un massetto delle pendenze protettivo), che riduca i carichi puntuali ed eviti gli elevati sforzi sugli spigoli sulle giunzioni dei materiali isolanti, è possibile assorbire anche i carichi del traffico, per i quali altrimenti è necessario un isolamento con lana di vetro. Gli espansi a celle chiuse in poliuretano o polistirolo raggiungono valori di resistenza alla diffusione del vapore acqueo tra 50 e 100. Non hanno pertanto l'effetto di barriera al vapore di un isolamento con lana di vetro posato a norma, ma mostrano un potenziale assorbimento d'acqua molto basso, in modo che possono rimanere in acqua non premente (che inumidisce solo temporaneamente) per lungo tempo senza danni insopportabili alla capacità di isolamento termico. Per i tetti rovesci si impiegano sempre 135

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Materiali e strati

più come strato termoisolante pannelli di espanso rigido in polistirolo estruso con estrusione superiore o inferiore e aggraffatura a gradino - monostrato e preferibilmente correlati in indipendenza. Gli espansi di questa classe possono essere segati o tagliati, vengono forniti con aggraffatura a gradino o a maschio e femmina e possono essere richiesti anche come pannelli di geometria particolare (ad esempio con pendenza o angolari). Nel capitolo Fisica si trovano dati sulle proprietà più importanti di alcuni materiali per isolamento termico.

utilizzata in situazione di produzione estrema di rumore d'urto, come traffico stradale, atterraggio di aeromobili, parcheggi, macchinari o tempo libero (piscina).

In questi casi sopra la struttura portante si deve inserire uno strato con effetto isolante rispetto al rumore d'urto e, per raggiungere la necessaria protezione dal rumore aereo, si deve predisporre un controsoffitto sotto la struttura portante. Non vengono presi in considerazione i tappeti di fibre minerali, di bassa rigidità dinamica, utilizzati con ottimi risultati nell'edilizia residenziale sotto i massetti delle pendenze galleggianti: da un lato la Materiali fonoassorbenti compressione realizzata tra i 5 e i 15 mm di un Le coperture devono garantire un effetto isolante simile strato isolante avrebbe effetti sfavorevoli rispetto al rumore aereo esterno (ad esempio ru- sulla rimanente struttura del tetto, incluse tutte le more di aerei o industriale) sufficiente perché si correlazioni di impermeabilizzazione ivi contenute; possa utilizzare l'edificio (protezione dalle im- dall'altro, si deve calibrare con esattezza l'effetto missioni). Questo effetto fonoassorbente deve di riduzione dei rumori d'urto del "sistema tetto" inoltre evitare fuoriuscite di rumori dall'edificio sulla base delle principali frequenze di eccitazione (effetto di protezione dalle emissioni). In caso di del carico di rumori d'urto previsti. Si preferisce coperture che siano utilizzate per parcheggi, at- effettuare una valutazione di questo tipo "al di terraggio, traffico di veicoli o tempo libero (si veda sottodel punto critico" su un materiale rigido, che il paragrafo La copertura praticabile a pagina 121 allo stesso tempo eserciti una compressione per e segg.) si aggiunge la necessità di un sufficiente quanto possibile ridotta sull'intera struttura. isolamento della copertura rispetto ai rumori Si sono dimostrati adatti per questi scopi tappeti d'urto. o guaine - anche pietrisco - in gomma espansa Per la maggior parte delle sollecitazioni, le co- o elastomero, di spessore compreso tra i 5 e i 20 perture pesanti e rigide soddisfano, anche in as- mm. La scelta di materiali e spessori dovrebbe senza di ulteriori strati fonoassorbenti, i requisiti sempre venire affidata a uno specialista. di protezione sia dal rumore aereo sia dal rumore Nonostante tutto questo si devono considerare d'urto. Ciò però non vale per la trasmissione del anche la sensibilità del materiale rispetto al carumore d'urto, come si sa nei casi di tetti leggeri lore estremo (processi di saldatura), la sua poscontinui su case a schiera o in aree da separare sibile incompatibilità con determinati solventi e il all'interno di edifici industriali. bitume e la sua combustibilità in relazione alla reIn caso di attività superiori che generano rumori sistenza antincendio dell'intera struttura di cod'urto, non si utilizzano coperture flessibili. In pertura. questi casi, tuttavia, si deve raggiungere la pro- La tabella 13 fornisce una panoramica degli strati tezione dal rumore aereo che non è possibile ga- di isolamento tipici, flessibili e rigidi, per le varie rantire con la massa della struttura portante. Nelle sostanze isolanti. forme ventilate di copertura orizzontale flessibile non si ha il possibile e importante effetto di protezione dal rumore aereo, conseguibile in caso di pareti con intercapedine con assito flessibile su entrambi i lati e montanti separati, perché il necessario isolamento al rumore aereo del guscio inferiore "della soletta" e del guscio superiore del "manto di copertura" non sarebbe possibile oppure troppo costoso, e perciò antieconomico. In caso di elevato carico di rumore esterno l'isolamento dal rumore aereo sotto una copertura orizzontale flessibile deve essere raggiunto in modo diverso. In primo luogo abbiamo i controsoffitti costruiti secondo la DIN 4109, ad esempio con una soletta in cartongesso sospesa isolante rispetto ai rumori d'urto con strato di fibra minerale. Particolari interventi di isolamento acustico possono essere necessari nei seguenti casi: • una soletta rigida (soletta cava o soletta a cassettoni) con un peso superficiale così ridotto che da sola non produce alcun effetto di protezione dal rumore aereo e d'urto; • una soletta acusticamente rigida deve essere 136

Materiali e strati

Strati separatori

Gli strati separatori nella copertura svolgono funzioni molto diverse. Possono essere inseriti per evitare compressioni dovute a differenti deformazioni orizzontali o spostamenti di due strati successivi della struttura; il loro compito può consistere nell'equilibrare le irregolarità della superficie di uno strato; con uno strato separatore intermedio si può evitare il contatto, non desiderato per incompatibilità chimica, tra due strati successivi della copertura; uno strato separatore sufficientemente termoisolante può proteggere gli strati sensibili al calore dallo sviluppo di calore (ad esempio in seguito a saldatura) durante la posa dello strato successivo; tra gli strati separatori si devono classificare anche quegli strati ai quali è assegnato un "effetto cuscinetto" in caso di espansione di vapore acqueo o di aria dovuta a cause termiche. Da questa gamma di compiti derivano le proprietà essenziali degli strati separatori. • Gli strati separatori per la compensazione delle irregolarità e la distribuzione dei carichi devono avere un determinato spessore minimo e possedere proprietà di adattamento plastico alla base. Per questo scopo si usano guaine in velo di vetro non bituminose o materiali simili. • Gli strati separatori la cui funzione principale consiste nel consentire uno scorrimento orizzontale per quanto possibile senza attrito di due strati successivi, possono essere guaine di velo

Fondamenti

di vetro, oppure guaine sintetiche da correlare in indipendenza, che non si incollino agli strati da separare. Qui si hanno pose a doppio strato di guaine sintetiche, grazie alle quali si garantisce lo scivolamento senza attrito tra le due guaine sintetiche. • Gli strati separatori con compiti di isolamento termico dovrebbero possedere un certo spessore minimo, porosità sufficiente (quindi bassa conduttività) e una sufficiente resistenza al calore; anche in questo caso si devono menzionare in primo luogo le guaine analoghe al velo di vetro. • Per via della loro funzione, gli strati di espansione devono possedere un volume di pori per quanto possibile elevato, liberamente comunicante e facilmente attraversabile. Questi compiti vengono eseguiti al meglio da strati di velo o pietrisco. • Strati di feltro sufficientemente spessi da escludere il contatto diretto tra due strati successivi bastano per una separazione chimica quando, attraverso il contatto diretto, possono innescarsi reazioni non desiderate tra gli strati da separare. Se uno dei due strati rilascia elementi liquidi o gassosi che possono raggiungere per diffusione o trasporto capillare lo strato successivo e innescare reazioni non desiderate, sarà da preferire una separazione attraverso guaine sintetiche chimicamente inerti da posare in doppio strato. La tabella 14 riassume gli strati di separazione tipici e i loro campi d'impiego - secondo quanto indicato nelle normative in lingua tedesca. 137

Fondamenti

Materiali e strati

Le "direttive sulle coperture orizzontali" come supporto progettuale

Le direttive tedesche sulle coperture orizzontali, edizione 1982, sono state sostituite dall'edizione del 1991. Dopo annose prese di posizione e divergenze tra industria e redattori, nel 1991 la nuova edizione è giunta a compimento, pur lasciando molte questioni aperte. "L'impiego delle direttive non esenta dalla responsabilità di agire secondo coscienza. Sulla base delle conoscenze fino a oggi accumulate, il rispetto di queste direttive garantisce una soluzione tecnica impeccabile, dove l'adattabilità dei materiali prescritti oppure proposti per lo scopo previsto e l'idoneità dei dati viene anteposta a tutto il resto. In considerazione dello stato dell'arte della tecnica edilizia e delle tendenze più certe, le direttive costituiscono un orientamento sia in termini di realizzazione per le aziende costruttrici che per la progettazione. In questo senso il progettista deve tenere in considerazione l'effetto della struttura edilizia dell'edificio, l'impiego previsto e le situazioni locali e climatiche e, in questo modo, le sollecitazioni fisiche.

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Le direttive sulle coperture orizzontali non sono un libro di testo. Esse riproducono lo stato dell'arte della tecnica edile nell'ambito dell'impermeabilizzazione delle coperture. Le direttive sulle coperture orizzontali non rappresentano una descrizione delle prestazioni e non esentano dall'assegnare i lavori sulla base delle norme di appalto per l'edilizia (VOB)." Come tutte le direttive, anche quelle sulle coperture orizzontali del 1991 verranno superate nel corso degli anni dal rapidissimo sviluppo nel settore dei materiali edili e della tecnica delle costruzioni, per quanto riguarda la loro completezza. Ai progettisti vengono offerti e consigliati materiali e procedimenti che verranno cercati invano nelle direttive. Nella ricerca dei criteri di valutazione per giudicare queste innovazioni ci si dovrebbe tuttavia servire dei dati circa funzione, durata e tollerabilità che si possono dedurre dalle direttive sulle coperture orizzontali e che hanno validità generale.

Parte 3 • Particolari costruttivi

Spiegazione delle legende relative ai materiali con esempi 00-19 Materiali strutturali

01 acciaio 02 metalli leggeri 09 calcestruzzo normale, armato o non armato 12 legno, materiali legnosi 14 profiiato plastico 20-39 Materiali di rivestimento 20 24 29 31

rivestimento in lamiera assito, rivestimento ligneo guaina sintetica massetto delle pendenze, malta

40-59 Materiali termoisolanti 43 tappeto, pannello, pezzo sagomato, tessili in fibra di vetro 52 lana di vetro 56 resina termoplastica (celle aperte) 57 resina termoplastica (celle chiuse) 60-69 Materiali con funzione di protezione dall'umidità 62 63 64 65

prìmer, rivestimento, foglio guaina bituminosa guaina plasto-bituminosa guaina sintetica M < 50.000 66 guaina sintetica, M> 100.000 67 guaina con armatura di metallo 70-79 Materiali con funzione acustica 73 materiale isolante al rumore d'urto in elastomero 80-89 Filtri e altri materiali 81 velo filtrante, strato di espansione 82 pietrisco 84 manto antiradice 85 substrato con erba 90-97 Elementi di correlazione 93 ganci

141

Particolari fondamentali » Elementi ausiliari

Particolari costruttivi

Premessa Per i particolari principali si impiegano le tre sezioni rappresentate di seguito:

Queste sezioni possono subire vari tipi di danni, per esempio: • gradonature e irregolarità sotto la struttura portante, • tagli trasversali dei giunti di dilatazione, • nella zona delle correlazioni e delle chiusure, • in occasione di qualsiasi tipo di inserimento nel manto di copertura (dall'aeratore alla cupola del lucernario). Le forme di copertura orizzontale descritte nel capitolo Materiali e strati (che vengono di seguito indicate come "sezioni regolari" della copertura) devono adempiere praticamente a tutte le loro funzioni, e quindi anche • ai bordi esterni (per esempio al bordo della copertura o alla correlazione con altri edifici), • su sistemi portanti o su strati inferiori le cui deformazioni e il cui movimento differiscono dal comportamento degli strati di base rigidi, • in gradini, scalinature e rientri di piccole dimensioni. Per la soluzione dei relativi problemi strutturali sono a disposizione del progettista "elementi di supporto", i più comuni dei quali sono riassunti e spiegati nelle tabelle a fianco. 142

Con l'aiuto di questi elementi, per la sezione regolare di volta in volta scelta, si può fare in modo che (per esempio) il manto impermeabile • non venga sovraccaricato o si distacchi a causa di un allettamento troppo morbido o mancante; • non sia soggetto a scorrimenti nella parte inferiore o non venga superato dall'acqua a causa della mancanza di isolamento di correlazioni o chiusure; • non venga sollecitato in misura eccessiva o affaticato da deformazioni o movimenti troppo elevati della base portante. L'impiego di questi elementi o il tipo e le proprietà dei "particolari fondamentali" che si possono realizzare con essi viene spiegato nella tabella sulla base di esempi delle coperture orizzontali più importanti per il manto impermeabile, con esempi di manti impermeabili correlati per aderenza (per esempio su base bituminosa) e per indipendenza (per esempio a base plastica). A causa del significato dominante della funzione impermeabilizzante e termoisolante della copertura, gli esempi indicati cercano di fornire una risposta alle seguenti domande: a) nella "zona danneggiata" il manto impermeabile viene rotto o sovraccaricato? b) nella "zona danneggiata" si interrompe l'isolamento acustico? e) nel caso in cui sì rompa lo strato termoisolante: si ha in questa zona un trasporto termico convettivo aggiuntivo (flusso di gas o liquido) attraverso la copertura? d) nella "zona danneggiata" viene interrotto l'effetto di isolamento ai rumori d'urto, essenziale per la funzione della copertura? Per gli stessi particolari principali vengono scelte tre sezioni regolari (si veda la figura).

Nella tabella delle pagine 144-147 viene rappresentata la selezione dei particolari principali. Essa corrisponde alla suddivisione fornita nel capitolo Materiali e strati (a p. 100 e segg.). Non si sono ovviamente potuti rappresentare i particolari fondamentali di tutte le strutture; ma è possibile trasferire quelli evidenziati da una copertura all'altra. Alcuni particolari fondamentali provengono dalla parte 4 Esempi di edifici (p. 162 e segg.), il cui elenco viene fornito nella tabella a pagina 163. Nel testo viene sottolineato quando un progettista non è elencato nella parte degli esempì.

Particolari fondamentali • Elementi ausiliari

Particolari costruttivi

143

Particolari costruttivi

144

Particolari fondamentali. • Elementi ausiliari

Particolari fondamentali • Panoramica

Particolari costruttivi

145

Particolari costruttivi

146

Particolari fondamentali • Panoramica

Particolari fondamentali • Panoramica

Particolari costruttivi

147

Bordo di copertura senza sporgenza

Particolari costruttivi

3.1.1-3.1.3

Bordo di copertura senza sporgenza

3.1.1 3.1.2 3.1.3

Copertura non ventilata Tetto rovescio non ventilato Copertura ventilata

In questo caso la chiusura della copertura ha di regola la struttura di un attico. Sono preferibili tradizionali forme di copertura non ventilate e tetti rovesci invece delle strutture della copertura ventilata. Di conseguenza, si deve completamente isolare l'attico con lo spessore necessario per la protezione termica; per questo si usano in linea di principio anche sistemi di isolamento termico composti, i cui strati di intonaco sono soggetti a un maggior rischio di formazione di screpolature per via della loro bassa capacità termica e della grande resistenza alla diffusione termica dello strato isolante sottostante. La geometria dell'attico si sviluppa - accanto a punti di vista estetici e di fisica strutturale - anche da riflessioni sulla tecnica di sicurezza. In caso di tetti rovesci di grandi dimensioni ovvero in caso di elevate sollecitazioni da vento a essi spetta anche una funzione essenziale nella sicurezza della struttura della copertura contro la spinta del vento. Nella maggior parte dei casi, sono preferibili profili modulari (attici a elementi) - in relazione alle prevedibili dilatazioni termiche: gli attici prefabbricati in calcestruzzo dovrebbero essere fissati con una correlazione adeguata per quanto possibile al centro sopra la parete portante oltre che nella zona delle giunzioni tra elementi prefabbricati e guaine impermeabili. Nella parte superiore dovrebbero essere sigillati in modo elastico e duraturo. In caso di un guscio a vista si deve evitare l'accoppiamento meccanico tra elemento prefabbricato e guscio.

01 lamiera di acciaio di irrigidimento 12 legno 20 lamiera 24 rivestimento di legno 31 massetto delle pendenze 43 isolamento termico in fibra minerale

148

56 isolamento termico in resina termoplastica (poroso) 57 isolamento termico in resina termoplastica (a celle chiuse)

Bordo di copertura senza sporgenza

63 guaina bituminosa come manto impermeabile o barriera al vapore 64 guaina plasto-bituminosa come manto impermeabile 65 guaina sintetica come manto impermeabile

Particolari costruttivi

67 guaina con armatura metallica come barriera al vapore 81 guaina in velo di vetro come strato di espansione o di protezione 82 strato di ghiaia 93 gancio

149

Particolari costruttivi

Bordo di copertura con sporgenze

3.2.1-3.2.3

Bordo di copertura con sporgenza

3.2.1

Copertura non ventilata (particolare secondo Gerber) Tetto rovescio non ventilato Copertura ventilata

3.2.2 3.2.3

Oggi, accanto alle strutture non ventilate, si hanno anche le strutture ventilate. Per via del rischio dì ponti termici, le sporgenze possono provocare dei problemi, tanto più che • ragioni formali escludono in genere un loro rivestimento con materiale isolante senza soluzione di continuità e • la loro separazione termica nello strato isolante può provocare problemi di statica. Inoltre - anche tollerando i ponti termici - si deve impedire o rendere innocua la conseguente formazione di condensa, con interventi adeguati. Le sporgenze in metallo o con rivestimento metallico possono anche rendere necessarie ulteriori misure per la riduzione dei rumori dovuti a tamburellare della pioggia. Inoltre rivestire le sporgenze con ghiaia genera, in caso di sollecitazione da vento, maggiori rischi di "caduta di pietre" rispetto al rivestimento di ghiaia "all'ombra" di ur attico. In caso di bordi sporgenti sottili si deve predisporre un rialzo della struttura portante, tenendo ben presente che le deformazioni in questi boro della copertura saltano particolarmente agli occhi.

01 acciaio 02 12 20 24 29

alluminio legno lamiera rivestimento di legno guaina sintetica come strato separatore o di protezione 31 massetto delle pendenze

43 isolamento termico in fibra minerale 56 isolamento termico in resina termoplastica (poroso) 57 isolamento termico in resina termoplastica (a celle chiuse)

Bordo di copertura con sporgenza

63 guaina bituminosa come manto impermeabile 64 guaina plasto-bituminosa come manto impermeabile 65 guaina sintetica tH < 50.000) come manto impermeabile 66 guaina sintetica (H < 100.000) come barriera al vapore

Particolari costruttivi

67 guaina con armatura metallica come barriera al vapore 81 guaina in velo di vetro come strato di espansione o di protezione 82 strato di ghiaia 84 manto antiradice 85 substrato con essenze

151

Correlazione a un elemento verticale

Particolari costruttivi

3.3.1

3.3.1-3.3.3

Correlazione a un elemento verticale

3.3.1 3.3.2 3.3.3

Copertura non ventilata Tetto rovescio non ventilato Copertura ventilata

In questo caso è necessario fare particolare attenzione alla protezione contro l'umidità. • Le superfici di copertura e l'elemento verticale si muovono indipendentemente l'uno dall'altro, pertanto il manto impermeabile della copertura deve essere protetto sulla copertura stessa oppure con interpolazione di un cappio metallico di dimensioni sufficienti sull'elemento verticale. • Quando nella zona di correlazione l'elemento verticale è assorbente, si deve fare particolare attenzione alla protezione dagli spruzzi.

01 12 20 24 43

acciaio legno lamiera rivestimento di legno isolamento termico in fibra minerale 56 isolamento termico in resina termoplastica (poroso)

152

57 isolamento termico in resina termoplastica (a celle chiuse) 63 guaina bituminosa come manto impermeabile o barriera al vapore 64 guaina piasto-bituminosa come manto impermeabile

Perforazioni per il passaggio di tubi

3.4.1-3.4.3

Perforazioni per il passaggio di tubi

3.4.1 3.4.2 3.4.3

Copertura non ventilata Tetto rovescio non ventilato Copertura ventilata

Particolari costruttivi

Per quanto possibile, si deve ancorare rigidamente il tubo alla soletta portante. La correlazione al manto impermeabile avviene a mezzo di: • nastro adesivo; • lamiera; • staffa per tubi. Nella scelta della soluzione di correlazione si deve considerare che la correlazione viene sollecitata in maniera tanto più forte quanto più è flessibile il profilo del tubo condotto attraverso la copertura e quanto più alto si trova il manto impermeabile sopra l'ancoraggio del tubo. Le perforazioni per il passaggio di tubi possono rappresentare indesiderati ponti termici e acustici. Il rivestimento per l'isolamento termico di questi tubi avviene prevalentemente al di sotto della struttura portante (sul lato caldo) e attraverso gusci di elastomero espanso impermeabili alla diffusione (a celle chiuse); la separazione dì tubo e soletta per i rumori d'urto può essere raggiunta con elementi di fissaggio elastici. Per elementi sottili che si trovano prevalentemente in pieno vento si consiglia una correlazione che regga anche contro modifiche di flessibilità e oscillazioni di torsione. Semplici incollaggi hanno una durata inferiore. 65 guaina sintetica < 50.000) come manto impermeabile 67 guaina con armatura metaiìica come barriera al vapore

81 guaina in velo di vetro come strato di espansione o di protezione 82 strato di ghiaia 84 manto antiradice 85 substrato con essenze

153

Particolari costruttivi

Perforazioni per il passaggio di tubi

3.4.1-3.4.3

Perforazioni per il passaggio di tubi

3.4.1 3.4.2 3.4.3

Copertura non ventilata Tetto rovescio non ventilato Copertura ventilata

12 20 24 29

legno lamiera rivestimento di legno guaina di plastica come strato separatore 31 massetto delle pendenze 43 isolamento termico in fibra minerale

154

56 isolamento termico in resina termoplastica (poroso) 57 isolamento termico in resina termoplastica (a celle chiuse)

Bocchettoni di smaltimento

3 5.1-3.5 3

Bocchettoni di smaltimento

3.5.1 3.5.2 3.5.3

Copertura non ventilata Tetto rovescio non ventilato Copertura ventilata

Particolari costruttivi

Sulla copertura, i bocchettoni devono trovarsi sul punto più profondo dello strato di copertura che conduce l'acqua. L'esperienza dimostra che un solo pozzetto non è sufficiente per lo smaltimento della sezione di copertura o area interessata. L'impiego di pozzetti di raccolta a uno o più livelli si decide in base • alla relativa struttura della copertura (si veda il capitolo Materiali e strati) oltre che • al rischio collegato a una perdita locale di impermeabilità del manto impermeabile. Sulla copertura, i bocchettoni possono essere anche indesiderati ponti termici e acustici: per evitare la formazione di condensa in conseguenza della fredda acqua meteorica o di fusione che viene condotta attraverso l'edificio • il rivestimento isolante del tubo a prova di diffusione deve essere condotto verso il basso lungo l'intero edificio ovvero • si deve applicare al tubo un costoso rivestimento a doppio guscio (contemporaneamente al rivestimento della conduttura di deflusso).

63 guaina bituminosa come manto impermeabile 64 guaina plasto-bituminosa come manto impermeabile 67 guaina con armatura metallica come barriera al vapore

81 guaina in velo di vetro come strato di espansione o di protezione 82 strato di ghiaia 84 manto antiradice 85 substrato con essenze

155

Giunti di dilatazione

Particolari costruttivi

3.6.1

3.6.1-3.6.3

Giunti di dilatazione

3.6.1 3.6.2 3.6.3

Copertura non ventilata Tetto rovescio non ventilato Copertura ventilata

I giunti devono trovarsi sul punto più alto della superficie di copertura. Eventualmente i bordi dei giunti possono essere "sollevati", creando modanature della superficie di copertura. La particolare sollecitazione del manto impermeabile con qualsiasi tipo (in particolare variabile) di movimento relativo tra i bordi dei giunti può essere risolta da un locale sollevamento della correlazione tra manto impermeabile e struttura portante, con la creazione di giunti a bassofondo e, inoltre, con cappi metallici di dimensioni sufficienti del manto impermeabile nella zona del giunto. Un giunto a bassofondo dovrebbe contenere il sostegno meccanico del cappio metallico del manto impermeabile. Per scegliere la soluzione adeguata è importante: • sapere se la guaina impermeabile è correlata con accoppiamento meccanico con la struttura portante o con i bordi delle fughe e • sapere di quale tipo sono i movimenti relativi dei bordi dei giunti (su uno, due o tre livelli) ovvero le sollecitazioni risultanti al manto impermeabile (alternanza trazione-compressione, flessione, taglio). Lo strato di isolamento termico dovrebbe essere congiunto sopra i giunti.

12 14 24 29

legno plastica rivestimento di legno guaina sintetica come strato separatore 43 isolamento termico in fibra minerale 56 isolamento termico in resina termoplastica (poroso)

156

57 isolamento termico in resina termopiastica (a celle chiuse) 63 guaina bituminosa come manto impermeabile 64 guaina plasto-bituminosa come manto impermeabile

Correlazioni con il lucernario

3.7.1-3 7.3

Correlazioni con il lucernario

3.7.1 3.7.2 3.7.3

Copertura non ventilata Tetto rovescio non ventilato Copertura ventilata

Particolari costruttivi

Il perfetto funzionamento dei lucernari presuppone, accanto all'adempimento delle sue funzioni di illuminazione, • l'assenza di condensa sul lato inferiore, • la tenuta all'acqua dei suoi bordi. A causa della tendenza alla formazione di lenti di aria caida (con elevato contenuto di vapore acqueo) al di sotto dei lucernari esiste un aumento del rischio di formazione di condensa anche e soprattutto per quei lucernari che possono essere aperti. È possibile proteggere il lucernario dalla formazione di condensa con una struttura della parte trasparente e non trasparente del lucernario stesso (per lo meno ai bordi) che sia sufficientemente termoisolante e, nella parte inferiore, impermeabile al vapore acqueo, oppure con la disposizione di materiale termoisolante (e conseguentemente anche di una barriera al vapore) all'interno dei bordi del lucernario. Le necessarie barriere al vapore della copertura devono essere correlate al lucernario in modo da risultate impermeabili al vapore. Se si inseriscono elementi di legno per ridurre il rischio di formazione di condensa ai bordi del lucernario, si deve fare attenzione che il legno non sia impermeabile al vapore acqueo o all'aria. La sporgenza prevista del bordo del lucernario - da correlare in maniera impermeabile all'acqua al manto impermeabile della copertura-, pari ad almeno 15 cm sull'angolo superiore della struttura adiacente, è l'intervento più importante per impedire infiltrazioni di acqua ai bordi del lucernario. Buoni lucernari a cupola o di asportazione dei fumi, prodotti industrialmente, sono già predisposti in fabbrica per correlazioni ottime - con flange o saldature (si veda il paragrafo Materiali). Da molto tempo, invece, non tutti possiedono' sufficienti proprietà termoisolanti - cosicché al progettista resta il compito di impedire la formazione di condensa sulla cupola con lo studio dello strato di isolamento della copertura.

65 guaina sintetica 50.000) come manto impermeabile 66 guaina sintetica 100.000) come barriera al vapore 67 guaina con armatura metallica come barriera al vapore

81 guaina in velo di vetro come strato di espansione o di protezione 82 strato di ghiaia 84 manto antiradice 85 substrato con essenze

157

Particolari costruttivi

Correlazioni con il lucernario • Particolari speciali

3.7.1-3.7.3

Correlazioni con il lucernario

3.7.1 3.7.2 3.7.3

Copertura non ventilata Tetto rovescio non ventilato Copertura ventilata

3.8.1-3.8.3

Particolari speciali

Ai particolari speciali si applicano requisiti per quanto possibile superiori. Alcuni esempi sono rappresentati nei disegni.

3.8.1

3.8.2

3.8.3

Pozzetto di raccolta a più livelli in copertura altamente sollecitata dal traffico (piazzola di atterraggio di elicotteri) Passaggio di veicoli / inerbimento intensivo sulla soletta di un garage sotterraneo Sistema ibrido per la raccolta passiva di energia solare.

09 accumulatore intermedio, ad esempio cemento armato 12 legno 14 plastica 24 rivestimento di legno 29 guaina di plastica come strato separatore 31 massetto delle pendenze o di protezione

158

52 isolamento termico trasparente 56 isolamento termico sull'intradosso 57 isolamento termico in resina termoplastica (a celle chiuse) 62 strato di assorbimento

Particolari costruttivi

Particolari speciali

3.8.1-3.8.3

Particolari speciali

3.8.1

Pozzetto di raccolta a più livelli in copertura altamente sollecitata dal traffico (piazzola di atterraggio di elicotteri) Passaggio di veicoli / inerbimento intensivo sulla soletta di un garage sotterraneo Sistema ibrido per la raccolta passiva di energia solare

3.8.2

3.8.3

La figura 3.8.3 mostra lo schema dell'impiego passivo dell'energia solare (sistema ibrido) nella fase di accumulo. In questo caso: s = radiazione solare totale incidente g = grado di diffusività dell'energia totale dello strato trasparente di isolamento termico r = grado di riflessione della superficie dell'accumulatore intermedio Nelle tre forme dell'accumulatore principale rappresentate - a) filtro di ceramica con piccoli pori, b) mattoni, e) tappeto in velo di vetro - le dimensioni del ventilatore definiscono di volta in volta la grandezza della resistenza al flusso della massa dell'accumulatore, la grandezza della freccia la temperatura residua dell'aria corrente che ritoma alla copertura.

63 guaina bituminosa come manto impermeabile 64 guaina plasto-bituminosa come manto impermeabile 65guaina sintetica 50.000) come manto impermeabile 67 guaina con armatura metallica come barriera al vapore

73 elastomero isolante ai rumori d'urto 81 guaina in velo di vetro come strato di espansione o di protezione 82 strato di ghiaia 84 manto antiradice 85 substrato con essenze

159

Parte 4 • Esempi di edifici

Gli esempi che seguono rappresentano una selezione di edifici con copertura orizzontale costruiti negli ultimi tempi, oppure progetti temporalmente antecedenti di significato notevole. Un riepilogo degli esempi in base alle loro differenti caratteristiche è presentato nella tabella a p.163. La correttezza tecnica e fisica delle strutture costituisce, accanto alla qualità architettonica, il fondamentale criterio di scelta. I dettagli corrispondono ai progetti presentati dall'autore. Per motivi didattici in alcuni casi si sono apportate modifiche chiarificatrici, integrazioni o, talvolta, miglioramenti. Dove ciò non era possibile, sono state fornite note sulle attuali regole tecniche. Le definizioni di progetto e dei materiali sono tratte dalla documentazione messa a disposizione. La parte 3 Particolari costruttivi (p. 142 e segg.) presenta i particolari fondamentali sulla base di raggruppamenti generali. In questo caso i particolari ideali degli esempi selezionati (p. 162 e segg.) provengono da strutture che hanno già dimostrato la propria validità. Le eccezioni di qualsiasi tipo vengono evidenziate; nel testo viene sottolineato quando un progettista non è elencato nella parte degli esempi.

162

Riepilogo

Esempi di edifici

163

Esempi di edifici

Edificio amministrativo per l'aeroporto, Monaco, Germania

Pergola di protezione 1990-91 Architetti Progetto per concorso Behnisch e associati, Behnisch, Auer, Büxel, Sabtke, Tränkner, Weber, Stoccarda Progetto, progettista generale, supervisione artistica Auer & Weber, Monaco Gruppo di progetto R Fink, direttore di progetto, B. Meyerspeer, W. Mayer, T. Mehner, M. Stieglmeier, R SchloBbauer Consulenti per la struttura Ingenieurbüro H. Tischner, Dachau

01 Acciaio 27 Rivestimento di pannelli 35 Vetro 95 Vite

164

Edificio amministrativo per l'aeroporto, Monaco, Germania

Copertura-lucernario • Manto impermeabile di vetro

Esempi di edifici

Il progetto Gli edifici della zona amministrativa del nuovo aeroporto di Monaco - edificio dell'amministrazione dell'aeroporto, mensa con cucina centrale e zona relax, pergola, passerella pedonale verso la metropolitana leggera e aree libere - rappresentano una parte dell'intero complesso subordinata in planimetria, come centro dell'interesse pubblico, all'edificio centrale dell'aeroporto con il terminal, a causa della funzione, della grandezza e della disposizione spaziale. Essi devono quindi sviluppare la loro "vivacità" per un "pubblico interno". Tra edificio amministrativo e mensa esiste un piazzale comune, punto di incrocio di diversi percorsi, che collega le due parti dell'edificio con una leggera struttura in acciaio e vetro. Con elementi strutturali semplici e minimalisti è sorta, su una griglia di 3,60 x 3,60 m, una struttura di protezione dalla pioggia a forma di pergola, in alcune parti coperta orizzontalmente da lastre di vetro senza cornice, in altre con struttura d'acciaio aperta. La struttura La parte resistente della pergola è composta da un sostegno a croce, realizzato con quattro angolari a L, tra i quali si possono avvitare travi orizzontali. Le travi sono composte da due angolari a L e formano il telaio della struttura di supporto alle lastre di vetro. La stessa trave orizzontale viene avvitata anche sulla diagonale; per via della luce maggiore è tuttavia sostenuta da un'ulteriore asta tonda. Il modulo fondamentale di pilastri e travi orizzontali può essere correlato a piacere. Nella zona pedonale la struttura è coperta con lastre vetrate orizzontali. Le lastre di vetro di sicurezza temprato, spesse 12 mm e di dimensioni 3,60 x 1,80 m, sono inserite senza cornice con perni distanziatori in acciaio legato. Le giunzioni sono impermeabilizzate con silicone. Le lastre di vetro di grande formato sono avvitate su perni distanziatori con viti a testa svasata a livello del vetro. Il gioco dei diversi elementi strutturali minimali conferisce a questa struttura in vetro e acciaio un particolare fascino.

165

Casa d'abitazione, Brisbane, Austraiia

Esempi di edifici

Casa d'abitazione, Brisbane, Australia

1985 Architetto Ch. Clarke, Brisbane, Australia Consulenti per le strutture Whitby & Bird, Londra, Ove Arup e associati, Brisbane, Australia

20

20

sezione aa

scala 1:5

01 Travi delia copertura in alluminio composte da due profili a U 02 Profilo in alluminio 12 Falso puntone 20 Profili in lamiera d'acciaio prefabbricati e zincati 42 Lastre in fibra di vetro irrigidite con supporto in lamina metallica 47 Fibrocemento 75 Tappeto fonoassorbente

166

42

01

02

75

r

a

12

Esempi di edifici

Copertura non ventilata • Manto impermeabile in metallo

Il progetto

L'architetto australiano Chris Clarke ha scelto come sito per la propria casa un appezzamento su un pendio scosceso e caratterizzato da vegetazione lussureggiante, con una splendida vista su una riserva naturale e sulla città di Brisbane. La difficoltà per le macchine da costruzione di accedere al luogo, con costì di conseguenza estremamente elevati per la realizzazione delle fondazioni, e la necessità di costruire in altezza per avere una buona vista e godere un po' di aria fresca hanno portato alla scelta di una "casa a ponte". L'architetto ha potuto accumulare esperienze con strutture simili negli studi hightech britannici dove ha lavorato per quindici anni. Luce, ombre e trasparenza sono una caratteristica essenziale dell'edificio. La pianta aperta di 20 x 7,5 m è perfetta per la ventilazione trasversale, necessaria in questa regione dominata da un clima subtropicale, e conferisce maestosità allo spazio interno. La vita all'aria aperta sulle varie terrazze è strettamente collegata alla vita dentro la casa. La struttura

La parte resistente dell'edificio è composta da tubolari d'acciaio a sezione rettangolare da 90 x 90 mm. Quattro telai uguali a tutta altezza suddivisi in quattro sezioni formano il lungo lato nordsud. Essi sono sostenuti da puntoni diagonali composti: i due anteriori, a causa della pendenza, terminano su montanti, mentre quelli posteriori poggiano direttamente sulle fondazioni in calcestruzzo. Entrambe le "cornici" su ogni lato sono state imbullonate e correlate alla facciata estovest bipartita. Tutto viene irrigidito dal pavimento e dalla copertura. Le travi trasversali per pavimento e copertura sono composte ognuna da due profili a U, tra cui corrono travi in legno massiccio sostenute da scarpe di lamiera. Nella zona della copertura questi falsi puntoni sono centralmente di 10 cm più alti che sul lato esterno, per cui si ha una leggera conformazione a volta della copertura. Lo smaltimento delle acque avviene attraverso un canale di gronda largo 300 mm che circonda tutto l'edificio, e due pluviali che si trovano al centro delle due pareti longitudinali tra le cornici d'acciaio. La copertura non è ventilata, ed è realizzata con lastre di lamiera sagomata da 506 mm con tre nervature ognuna che, insieme alle tende alla veneziana in alluminio disposte in facciata per la protezione dal sole, contribuiscono in maniera decisiva al carattere high-tech dell'edificio. L'isolamento termico con pannelli in fibra di vetro spessi 75 mm e avvolti in alluminio ha soprattutto il compito, nel clima caldo e umido della costa meridionale australiana, di proteggere l'interno dall'ingresso di calore esterno.

167

Esempi di edifici

Casa d'abitazione, Daisendorf sul lago dì Costanza, Germania

1986 Architetti Steidle e associati H. Kohl, 0, Steidle, Monaco Consulente per le strutture G. Sypra, Monaco di Baviera Architetto del paesaggio R Latz, Kassel Direzione dei lavori R, Leuchtenberger, Hagenau

01 Lamiera d'acciaio zincata 02 Lamiera d'alluminio 09 Conglomerato cementizio 12 Travi di legno, pannello di masonite 21 Pannello in cartongesso 24 Rivestimento di legno 31 Malta sintetica 34 Nastro autoadesivo 43 Lana minerale 52 Elemento in lana di vetro 63 Guaina bituminosa 65 Guaina sintetica H> 50.000 66 Foglio di PE, guaina sintetica, H> 100.000 81 Velo di vetro 82 Ghiaia

168

Casa d'abitazione, Daisendorf sul lago di Costanza, Germania

Copertura come agente climatico regolabile • Copertura ventilata • Manto impermeabile sintetico

Esempi di edifici

Il progetto

Una piccola abitazione, un lotto stretto lungo un pendio alla periferia della località e un bel paesaggio libero: l'incarico appare privo di complicazioni. Eppure questa casa d'abitazione piuttosto modesta indica una progettazione corretta e intelligente, da lungo tempo dimenticata. Si affrontano infatti in modo razionale la situazione climatica e il fabbisogno energetico della casa. L'orientamento rispetto al cielo, al vento e alla radiazione solare è stato considerato con attenzione e i materiali sono stati scelti anche dal punto di vista delle proprietà isolanti, di accumulo e protezione solare. Le sporgenze della copertura, così come l'armatura di protezione, le persiane termoisolanti a ribalta, il giardino d'inverno e il sistema di riscaldamento differenziato con la loro corretta disposizione sono gli elementi fondamentali di questo progetto, tra i quali figura soprattutto la copertura orizzontale. Essa assume tra l'altro il compito di un "cuscinetto d'aria regolabile" di circa 65 cm, che reagisce ai diversi influssi della temperatura nelle varie stagioni con flussi d'aria più o meno pronunciati. La copertura orizzontale è anche il risultato di una normativa locale. La struttura

La parte resistente dell'abitazione è composta da un semplice scheletro di legno. Pilastri di legno sono disposti a distanze di 1,80 m in direzione longitudinale, e su essi poggiano le imposte delle travi e le travi in legno a luce libera di oltre 9 m sistema Greim - della soletta di copertura con intercapedine. Le puntellature si trovano a livello dello scheletro e nella lastra di copertura. Sulla corrente superiore delle travi sono fissati i puntoni da 8-10 cm, sui quali si ha un rivestimento a maschio e femmina spesso 24 mm. Sul cartone catramato con velo di vetro forato, che è stato correlato per aderenza sopra il rivestimento, si trova una guaina sintetica spessa 1,5 mm, per lo scorrimento dell'acqua. A sua protezione è disposto su un foglio di PE uno strato di 6 cm di ghiaia di diametro 16-32 mm. I bocchettoni isolati si trovano al centro dell'edificio. Il bordo della copertura realizzato con un pannello di pietre artificiali poggiato senza correlazione e arretrato rispetto allo spigolo anteriore della lamiera contribuisce a conferire alla copertura un aspetto leggero ed elegante. Sull'intradosso si trova la soletta di chiusura degli ambienti e di isolamento. Sul lato delle camere ai pannelli di truciolato sono fissati pannelli di cartongesso spessi 12,5 mm. Sopra i pannelli di truciolato si trova una barriera al vapore, su cui poggia l'isolamento termico in due strati, spesso 12 cm e ancorato contro l'azione del vento. La costante ventilazione di questo tetto freddo avviene in direzione ovest-est attraverso le aperture tra i puntoni. Le ribalte regolabili del "cuscinetto d'aria" sono disposte sui lati lunghi dell'edificio. La differenza di temperatura determinata dall'orientamento nord-sud garantisce una buona aerazione nei mesi estivi, a tutto vantaggio del clima interno. 169

Esempi di edifìci

Casa d'abitazione, Zurigo-Riesbach, Svizzera

1986 Architetti D. Schneblì, T. Amman & Partner AG, Zurigo e Agno Collaboratore R Kölliker, Zurigo Consulente per la struttura Aschwanden und Speck, Zurigo Fisica Roedi & Seiler, Zurigo Illuminazione Ch. Keller, San Gallo Committente F. Meyer, Zurigo

03 Serpentino 04 Setto murario in laterizio 05 Muratura in arenaria calcarea 09 Cemento armato 19 Elastomero 20 Lamiera zincata in rame titanio 31 Malta 32 Intonaco 42 Pannello in fibra di vetro 57 Pannelli in polistirolo espanso rigido, a celle chiuse 65 Guaina sintetica e guaina protettiva 66 Carta kraft rivestita con PE 67 Guaina con armatura dì metallo 81 Velo filtrante, strato di compensazione 82 Ghiaia 88 Sabbia

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Casa d'abitazione, Zurigo-Riesbach, Svizzera

Copertura praticabile • Copertura non ventilata • Manto impermeabile sintetico

Esempi di edifici

Il progetto

Il lotto, simile a un parco, e i desideri della committenza obbligano gli architetti a progettare un'abitazione unifamiliare che a modo suo costituisce un'interpretazione moderna di "piccola villa zurighese". Il risultato finale è un volume lineare, con facciate suddivise in maniera simmetricamente rigorosa e piante ordinate secondo semplici principi geometrici. Per avere comunque a vista i tre piani non autorizzati dalle autorità, i progettisti si sono concessi un tocco artistico: hanno alzato le pareti esterne di due metri al di sopra della terrazza sulla copertura e le hanno articolate con una serie di aperture ripetute. Il cornicione ampiamente aggettante, posto come chiusura, sottolinea l'aspetto di villa. Il nucleo centrale di distribuzione, attraverso il quale si accede anche alla terrazza sulla copertura, è esperto con un lucernario di vetro, che consente alla luce esterna di giungere fino al pianterreno. La struttura

Le pareti esterne dell'edificio sono composte in laterizio, a doppio guscio, ventilate posteriormente con una parete interna portante e cortina esterna in arenaria calcarea con muratura a vista eseguita con modalità artigianali. La copertura orizzontale, strutturata in maniera tradizionale e non ventilata, serve da terrazza praticabile. I pannelli in serpentino nero sono correlati per indipendenza con pietrisco da 3-4 cm. Una guaina protettiva sottostante impedisce che si provochino danni alla costosa guaina sintetica in PVC armata con velo di vetro, la quale funge da manto impermeabile. Lateralmente il manto impermeabile è stato rialzato di 25 cm sulla muratura verticale e rivestito con lamiera zincata in rame-titanio. La soletta in cemento armato è dotata di una pendenza dell'1,,5% rispetto ai quattro spigoli dell'edificio. Qui si trovano i pozzetti di raccolta per 10 smaltimento delle acque, che vengono condotte verso l'esterno e smaltite attraverso i pluviali visibili in facciata. 11 guscio murario esterno sollevato di due metri sulla copertura per motivi estetici e di protezione visiva della terrazza viene concluso da un cornicione in elementi di cemento armato prefabbricati. Il singolo elemento, largo quasi 2 m e rivestito di lamiera, è leggermente inclinato verso l'interno e smaltisce l'acqua attraverso una gronda che circonda interamente l'edificio e che si svuota mediante i pluviali nei quattro pozzetti di raccolta della copertura orizzontale.

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Esempi di edifici

Padiglione per un reparto di progettazione, Monaco, Germania

Padiglione per un reparto di progettazione, Monaco, Germania

1978 Architetti PFP Fahr & Partner, E. Fahr con A. Fahr-Deistler, Monaco Consulente per le strutture Natterer e Dittrich, Planungsgesellschaft Monaco

12 20 24 35 37 57

65 81 82 93

Legno Cupola di lamiera Rivestimento di legno Vetro isolante Vetro speciale isolato all'interno Espanso rigido in polistirolo a celle chiuse Guaina sintetica Velo di fibra come strato separatore Ghiaia Gancio nascosto pianta

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scala 1:500

angolo dell'edificio con smaltimento delle acque

scala 1:20

Copertura-lucernario • Tetto rovescio non ventilato • Manto impermeabile sintetico

Esempi di edifici

Il progetto

Una villa costruita nel 1911, dichiarata monumento nazionale, è stata accuratamente restaurata e trasformata nella sede amministrativa delle tre filiali della HL-Technik. Con una struttura a filigrana di acciaio e vetro si sono aggiunte una mensa e un ponte di collegamento al nuovo edificio, che contiene gli studi di progettazione della filiale di Monaco. Poiché un classico garage sotterraneo in calcestruzzo avrebbe distrutto l'imponente patrimonio arboreo, gli architetti hanno elaborato un sistema a scheletro di legno che si estende liberamente su una corte aperta a garage e che rispetta la norma F 90. Attraverso il nuovo sistema di finestre di legno con alte e sottili ante a ribalta, i tecnici possono aerare e regolare naturalmente il proprio ambiente di lavoro (350 m2) senza impianto di condizionamento. Le griglie in aggetto con tende da sole a caduta e lo strato di ghiaia di 10 cm del tetto rovescio (accumulatore) garantiscono una naturale compensazione climatica. Due lucernari a nastro larghi 1,20 m sono stati disposti asimmetricamente in una struttura di legno e vetro seguendo considerazioni tecniche d'illuminazione. La struttura

11 padiglione di legno ha un interasse dei pilastri di 4,80 x 13,20 m. I pilastri cruciformi misurano all'esterno 36 x 36 cm, nel nucleo 24 x 24 cm. Essi sostengono le travi perimetrali e principali, che hanno la stessa sezione di 24 x 63 cm. Tra le travi principali si trovano i travetti con interasse di 1,80 m. Le lastre di copertura in tavole di legno a doppia scanalatura a vista (4,5 x 20 x 360 cm) si riferiscono al modello di facciata di 60 cm e soddisfano la norma antincendio F 30. La copertura orizzontale, sorprendentemente lineare ed elegante, è strutturata come tetto rovescio. Come manto impermeabile c'è una guaina sintetica di PVC, correlata per indipendenza su uno strato separatore in fibra. L'isolamento termico, con espanso rigido estruso di 2 x 40 mm, viene protetto contro gli agenti atmosferici e l'allagamento da uno strato di ghiaia di 10 cm. Per motivi estetici, l'attico che circonda tutto l'edificio è arretrato di 12 cm rispetto alla facciata ed è rivestito di lamiera zincata. La correlazione tra manto impermeabile di copertura e lucernari avviene attraverso la lista inferiore del telaio in alluminio, che fissa la guaina e protegge il punto di correlazione dalla penetrazione dell'acqua. Lo smaltimento delle acque avviene attraverso pozzetti di raccolta ai quattro angoli esterni dell'edificio e pluviali visibili in facciata.

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Esempi di edifici

Università cattolica, Monaco, Germania

Ampliamento della biblioteca

Architetti A. Freiherr von Branca, Monaco Collaboratori W. Hopfinger, P. Schmoli, Monaco Consulente per le strutture CBP Cronauer und Burkei, Monaco Committente Università cattolica della Baviera, Monaco

04 Muratura in laterizio 09 Calcestruzzo, cemento armato • 16 Rivestimento in lamiera di rame 24 Rivestimento di legno su incannicciato 31 Massetto delle pendenze in cemento 32 Intonaco 35 Vetro isolante 56 Polistirolo 57 Espanso rigido di polistirolo estruso 64 Guaina plasto-bituminosa 65 Guaina sintetica compatibile con il bitume 67 Guaina con armatura di metallo 82 Ghiaia 93 Ganci 95 Vite

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Università cattolica, Monaco, Germania

Copertura-lucernario • Tetto rovescio / non ventilato • Manto impermeabile bituminoso

Esempi dì edifici

Il progetto

In un quartiere (Schwabing) ad alta densità edilizia, con molte case antiche, un nuovo edificio è stato aggiunto alla biblioteca dell'Università cattolica di Monaco. Pianta, altezza e tipo di copertura si orientano di conseguenza ai modelli preesistenti. Si è così cercato di sottrarre il minor spazio possibile alle strette superfici praticabili con una pianta sottile, "adattata" alla facciata dell'edificio accademico esistente creando in que- ' sto modo una struttura funzionale, di dimensioni sufficienti e accessibile dall'accademia "sul lato lungo". Con una copertura "a margine" dell'intero complesso, nella quale sono integrate le necessarie aperture per l'ingresso della luce naturale, e una configurazione del bordo del tetto adeguata alle forme edilizie adiacenti si è ottenuto un legame organico alla copertura in lamiera del vecchio edificio. La linea del bordo del tetto, determinata dall'altezza dell'edificio esistente, sottolinea la ricerca dell'unità tra edifici esistenti e nuova costruzione. La struttura

Sulla struttura portante costruita in pareti in muratura e pilastri in cemento armato si trovano una soletta piena in cemento armato, più stretta, confinante con il vecchio edificio e una più larga sul lato della strada, le quali, insieme a un lucernario intermedio a nastro, formano la copertura dell'edificio. Entrambe le solette sono rialzate sui loro bordi longitudinali contrapposti, per accogliere il lucernario. La soletta più larga mostra inoltre, come chiusura della copertura, un rialzo esterno occultato con muratura e rivestito con un "cappuccio" di rame. Caratteristiche essenziali della copertura sono la forma di tetto rovescio praticabile nella sezione larga e lo smaltimento delle acque, attraverso la pendenza e gradini, nella "gronda" che circonda il lucernario a nastro, definita all'esterno dall'attico, nella parte frontale dell'edificio da un grembiule in lamiera e infine dal bordo del vecchio edificio, fino a un sistema di pluviali sul fronte posteriore dell'edificio che serve all'accesso dall'esterno. La marcata pendenza degli scarichi e le perforazioni per i pluviali che attraversano il bordo della copertura servono - insieme al riscaldamento della gronda - a far sì che lo specchio d'acqua non raggiunga la correlazione della gronda al lucernario di vetro e le aperture della copertura ventilata sul vecchio edificio.

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Esempi di edifici

Ospedale per malattie nervose, Werneck, presso Würzburg, Germania

Edificio polifunzionale e di terapia del lavoro 1986 Architetti v. Busse & Partner H.B.v. Busse, Monaco Collaboratori U. Budning, K.H. Merkel Consulenti per le strutture F. Sailer, K. Stepan, Monaco Fìsica N.V. Waubke, G. Klessinger, Neubiberg Architetti del paesaggio G. e A. Hansjakob, Monaco

01 Acciaio, lamiera grecata 02 Alluminio verniciato con polveri 03 Muratura in pietra naturale (esistente) 04 Muratura in laterizio 09 Cemento armato 10 Massetto delle pendenze in calcestruzzo (cemento armato leggero, riempimento) 31 Calcestruzzo protettivo, massetto delle pendenze 32 Intonaco 34 Primer 35 Vetro isolante 43 Pannello in fibra minerale 57 Rotolo isolante 63 Guaina bituminosa, guaina bituminosa saldata 64 Guaina plasto-bituminosa 68 Foglio di alluminio 81 Velo filtrante, strato di espansione 82 Ghiaia, pietrisco 84 Manto antiradice 85 Tappeto erboso (tra lastre di clinker)

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Ospedale per malattie nervose, Werneck, presso Wùrzburg, Germania

Copertura non ventilata • Manto impermeabile bituminoso

Esempi di edifici

Il progetto Il castello di Werneck, residenza estiva di Friedrich Cari von Schönborn, venne costruito negli anni 1734-38, sulla base dei progetti di Balthasar Neumann. Castello e parco, oggi un giardino all'inglese, appartengono alle opere più significative dell'architetto della Franconia. All'inizio del XIX secolo l'intero complesso venne trasformato in istituto di cura. Questo luogo storico è caratterizzato da volumi a due o tre piani. L'aspetto estetico, al cui centro il castello assume la posizione predominante, è caratterizzato da strutture intonacate barocche, tetti a mansarda e da un canone cromatico ocra-grigio-bianco. Alti muri in pietra naturale delimitano il giardino e il castello a nord. A questi setti murari si collega l'edificio polifunzionale e terapeutico con la grande hall e le sale dei macchinari e degli impianti. Esso è stato tenuto basso per quanto funzionalmente possibile, per non nascondere alla vista il gruppo di edifici storici a nord, decisione che ha determinato anche la scelta a favore dì una copertura orizzontale. Mentre la superficie della copertura della hall, più elevata, è rivestita di ghiaia, le coperture dei tratti laterali più bassi sono destinate a verde, per adattare il loro aspetto al paesaggio. Il concetto spaziale si basa sulla contrapposizione positivo-negativo. Le sale dei macchinari, la zona per il tempo libero, gli uffici amministrativi e sanitari circondano una zona centrale la cui chiusura superiore, più alta, viene sorretta da una leggera parte resistente in acciaio. La conduzione delia luce e l'ordinamento delle finestre, in parte verticali e in parte inclinate, che la determinano, giocano un ruolo decisivo.

La struttura La copertura sopra il padiglione centrale poggia su travi reticolari in acciaio alte 1250 mm, il cui corrente superiore e inferiore e i tamponamenti sono composti da profili angolari saldati. La stessa struttura è quella dei sostegni cruciformi in acciaio, sui quali le travi poggiano da un lato in maniera articolata. Le capriate sono poste a distanza di 2500 mm e aggettano nella zona dei sostegni in cemento armato. Esse poggiano su una trave reticolare longitudinale in acciaio della stessa altezza strutturale, che pure aggetta agli angoli dell'edificio. L'irrigidimento longitudinale e trasversale di questo reticolato è dato da controventature disposte nel campo centrale della fila dei sostegni esterni in acciaio. Nella zona della trave in acciaio longitudinale sui pilastri in cemento armato, le forze orizzontali vengono assorbite da puntellature tra i correnti inferiori delle travi, che poggiano centralmente sul piano d'imposta delle colonne in cemento armato. La lastra di copertura di irrigidimento è essenzialmente composta da cassoni a perdere in lamiera grecata con calcestruzzo leggero come soletta di copertura in cemento armato e rispetta - come tutti gli elementi portanti in acciaio - la norma antincendio F 30. Per la struttura spaziale dell'edificio la copertura orizzontale copre sia gli spazi interni sia gli ambienti esterni.

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Esempi di edifici

sezione aa particolari

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scala 1:200 scala 1:10

Ospedale, Werneck, presso Wurzburg, Germania

Copertura non ventilata • Manto impermeabile bituminoso

Esempi di edifici

Sono quindi necessarie misure strutturali che caratterizzino la struttura portante e le singole strutture di ampliamento. Nelle zone di passaggio la soletta di calcestruzzo è isolata termicamente con strisce isolanti interne. Inoltre - per smaltire qualsiasi acqua di condensa nelle zone di perforazione - le strutture di metallo sono dotate di drenaggi rivolti all'esterno. Le solette rustiche sopra i tratti laterali a nord e a est sono realizzate con piastre in cemento armato che appoggiano su due iati. Il manto impermeabile della copertura è realizzato sulla base della norma DIN 18.195 per cui, in relazione al carattere e all'impiego della copertura, si è data la preferenza a una struttura tradizionale, non ventilata. Una pendenza sufficiente per lo smaltimento interno della copertura superiore viene raggiunta già con l'estradosso della piastra di calcestruzzo, rivestito con primer bituminoso e che sorregge la barriera al vapore, essenziale per la funzione della copertura, con armatura di alluminio. L'isolamento termico è dato da rotoli isolanti spessi 120 mm. Il manto di copertura sopra l'isolamento è composto da una guaina bituminosa correlata per aderenza e una guaina plasto-bituminosa superiore, ed è protetto all'estradosso con foglio di PE in doppio strato correlato per indipendenza contro possibili tagli e abrasioni da parte del rivestimento di ghiaia spesso 60 mm. I pozzetti di raccolta, isolati e riscaldati, scaricano l'acqua verso l'interno e sono visivamente collegati ai pluviali che si trovano agli angoli della sala del padiglione. La copertura al di sopra della lamiera grecata è stata arretrata di circa 25 cm ai bordi. La lamiera verticale dell'attico, nella parte inferiore del cornicione, è la reazione formale all'altezza della lamiera grecata e all'elemento portante posto trasversalmente all'edificio. I giardini pensili sui volumi laterali hanno, al posto dello strato di ghiaia, un massetto delle pendenze protettivo sopra il manto impermeabile. La struttura superiore è composta da uno strato di ghiaia alto 70 mm che serve come principale strato di smaltimento delle acque ed è coperto sul lato superiore con un filtro contro i! fango, uno strato di sabbia alto 30 mm sopra il velo e il substrato di vegetazione con lastre di laterizio. Anche per queste coperture laterali lo smaltimento dell'acqua avviene internamente. 01 Acciaio, lamiera grecata 02 Alluminio verniciato con polveri 03 Muratura in pietra naturale (esistente) 04 Muratura in laterizio 09 Cemento armato 10 Massetto delle pendenze in calcestruzzo (cemento armato leggero, riempimento) 31 Calcestruzzo protettivo, massetto delle pendenze 32 Intonaco

34 Primer 35 Vetro isolante 43 Pannello in fibra minerale 57 Rotolo isolante 63 Guaina bituminosa, guaina bituminosa saldata 64 Guaina plasto-bituminosa 68 Foglio di alluminio 81 Velo filtrante, strato di espansione 82 Ghiaia, pietrisco 84 Manto antiradice 85 Tappeto erboso (tra lastre di clinker)

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Esempi di edifici

Officina per disabili, Auhof, presso Hilpoitstein, Germania

1983 Architetti v. Busse & Partner H.B. v. Busse, Monaco Collaboratori U. Budning, K.H. Merkel, H. Bauer Consulente per le strutture J. Janezic, Monaco Architetto del paesaggio J. Jessacher, Langenmoos Direzione dei lavori K. Neuleitner, Norimberga

01 Acciaio 12 Legno, materiale ligneo 20 Lamiera d'acciaio rivestita 21 Pannello in cartongesso 23 Pannello in materiale ligneo 24 Rivestimento in assito di fegno 35 Vetro 57 Espanso rigido (celle chiuse) 63 Guaina bituminosa 64 Guaina plasto-bituminosa 67 Guaina bituminosa con armatura metallica 81 Velo di vetro 82 Ghiaia 93 Gancio

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Officina per disabili, Auhof, presso Hilpoitstein, Germania

Copertura-lucernario • Copertura non ventilata • Manto impermeabile bituminoso

Esempi di edifici

Il progetto Nel progetto della casa di cura Auhof lo spazio architettonico viene visto come parte di un programma terapeutico e di cura, sociale e individuale. Case d'abitazione ed edifici comuni, scuole, impianti dì cura e sportivi formano un complesso simile a un paese, molto ampio, nel quale vivono circa quattrocento malati di mente. L'officina ha varie funzioni: essa, con le aree di formazione e promozione, offre possibilità di sviluppo professionale e sociale anche alle persone affette da gravi disabilità. Nella zona produttiva offre ai disabilì in età da lavoro, che non sono in grado di recarsi presso un ufficio di collocamento per via del loro handicap, la possibilità di contribuire a guadagnarsi da vivere attraverso il lavoro e, in questo modo, di percepire anche il proprio valore personale. L'officina è prevista per duecento posti di lavoro. Essa offre molteplici possibilità di formazione e impiego nei campi della lavorazione dei metalli con asportazione di trucioli, del montaggio di articoli elettrici, della plastica e dei giochi oltre che nel cartonnage e nella lavorazione del legno. I requisiti d'uso e ambientali portano a una soluzione modulare per gli spazi e le strutture portanti, caratteristica di questo edificio: la più piccola unità spaziale - l'officina - è stata sviluppata sulla base delle necessità della produzione. Le sue dimensioni sono 11,25 x 11,25 m, è coperta da una soletta orizzontale senza ritti intermedi ed è dotata di lucernario centrale, La copertura orizzontale si trova in perfetto accordo con le condizioni funzionali, strutturali ed estetiche del progetto, oltre a consentire un buon passaggio formale e tecnico alla copertura inclinata del vecchio edificio integrato nel progetto. La struttura Travi doppie in legno lamellare, disposte in due direzioni con luce di 11,25 m, rappresentano l'ordito principale della soletta di copertura. Esse poggiano all'esterno e all'interno su colonne di cemento armato e forniscono la pianta del modulo o del compartimento. Il secondo ordine, non direzionale, è formato da travi reticolari in legno lamellare a traliccio leggero poggianti all'esterno sui pilastri in muratura e all'interno sulle travi di primo ordine. Nei punti di incrocio le travi sono correlate con tasselli in modo resistente alla trazione e alla compressione. Un rivestimento di assi spesso 6 cm, dotato di doppio maschio e femmina e poggiato diagonalmente a scopo di irrigidimento, forma la soletta di copertura. Questo rivestimento serve da ulteriore piano d'imposta per le travi perimetrali di copertura che aggettano agli angoli dell'edificio. Sul suo lato esterno è rivestito orizzontalmente; travi distanziatrici servono all'aerazione. In considerazione dell'ottima ventilazione di tutti gli elementi lignei, l'impiego di mezzi protettivi del legno si limita alle superfici direttamente esposte agli agenti atmosferici.

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Esempi di edifici

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Officina per disabili, Auhof, presso Hilpoltstein, Germania

Esempi di edifici

Copertura-lucernario • Copertura non ventilata • Manto impermeabile bituminoso

La barriera al vapore bituminosa V 60 S4 + A1 0,1 viene incollata a distanze di circa 75 cm sul rivestimento di tavole spesse 6 cm; le teste dei chiodi sono state rivestite di collante. Sulla barriera al vapore si trovano l'isolamento termico in doppio strato, una guaina di velo di vetro come strato di compensazione e il manto impermeabile, composto da due guaine bituminose di copertura correlate per aderenza l'una sull'altra. La protezione meccanica del manto impermeabile viene garantita da due fogli di PE sovrapposti per indipendenza sui quali sono stati sparsi 6 cm di ghiaia come zavorra e protezione contro i raggi UV. Le guaine del manto impermeabile, sollevate sull'attico e sulle aste tonde dei lucernari a piramide, vengono protette contro gli agenti atmosferici da una lamiera sospesa. La lamiera d'acciaio zincata che funge da rivestimento dell'attico è fissata con ganci alle travi perimetrali. Giunzioni scorrevoli sono disposte a circa 8 m di distanza sulla lamiera rivestita di primer. Il vantaggio funzionale di questa soletta orizzontale di copertura risiede nella possibilità illimitata di approvvigionamento dall'alto, un vantaggio che si riflette con evidenza nell'aspetto architettonico. I lucernari a piramide composti da profili in alluminio sono tamponati con lastre di vetro a pressione. Un impianto di immissione e scarico dell'aria garantisce una situazione climatica adeguata negli ambienti di lavoro. Lo smaltimento dell'acqua avviene attraverso pozzetti di raccolta riscaldati sul tetto. I pluviali sono condotti a vista nelle stanze interne. Solo la zona del bocchettone è isolata per evitare la formazione di condensa. La protezione antifulmine dell'edificio viene data da fili d'acciaio zincati, disposti sullo strato di ghiaia e collegati alle lamiere degli attici e dei lucernari a piramide.

01 Acciaio 12 Legno, materiale iigneo 20 Lamiera d'acciaio rivestita 21 Pannello in cartongesso 23 Pannello in materiale ligneo 24 Rivestimento in assito di legno 35 Vetro

57 Espanso rigido (celle chiuse) 63 Guaina bituminosa 64 Guaina plasto-bituminosa 67 Guaina bituminosa con armatura metallica 81 Velo di vetro 82 Ghiaia 93 Gancio

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Esempi di edifici

Piscina, Kochel am See, Germania

Piscina coperta e all'aperto 1972 Architetti R Seifert, B. Menzebach, G. Riedinger, Monaco Consulente per le strutture D. Herrsohmann, Monaco Architetto del paesaggio W. Blendermann, Monaco Direzione dei lavori interni Holzer & Hoiss, Kochel am See

01 09 12 15 20 23 24 26 31 35 43 63 64 66 70 81 82 93

Acciaio inossidabile Cemento armato Legno Acciaio legato Rivestimento in lamiera Pannello in materiale ligneo Rivestimento Pannello in masonite Massetto delie pendenze, malta Vetro Pannello in fibra minerale Guaina bituminosa Guaina plasto-bituminosa Guaina sintetica H> 100.000 Isolamento al rumore da calpestio Strato di compensazione Ghiaia Ganci

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Piscina, Kochel am See, Germania

Copertura a terrazzo • Copertura ventilata • Manto impermeabile bituminoso

Esempi di edifici

Il progetto

Su un lotto fortemente pendente sul lago di Kochel, con vista sul lago e sulle montagne, la vecchia piscina all'aperto è stata sostituita da un nuovo complesso, con piscina coperta e all'aperto, che si adatta in modo originale all'ambiente alpino. Invece di assumere le modalità edilizie autoctone, i progettisti hanno deciso di favorire un'architettura funzionale, con ampie vetrate e superficie di copertura praticabile. Il programma spaziale completo - composto da piscina coperta, piscina riscaldata e non riscaldata all'aperto, spogliatoi e servizi igienici per cento persone, sauna e bagni termali, spazi di riposo e panoramici oltre che un ristorante con una zona all'aperto - si unisce in un volume edilizio articolato a terrazzo che appare leggero e trasparente sulla riva del lago. La passeggiata lungo il lago è una galleria sotto l'aggetto del grande bacino all'aperto, che consente di inserire un tratto della riva nell'intero complesso. Attraverso il riempimento della zona paludosa a settentrione, separata dalla zona di riposo e dal pendio da una cintura di bosco, si sono creati i necessari parcheggi e la strada d'accesso collegata al tratto viario che porta all'autostrada. La struttura

particolare dei bordo della copertura con sezione attraverso il piano d'imposta puntuale della terrazza scala 1:20

I piani inferiori, le sale tecniche e gli spogliatoi sono realizzati in cemento armato, le pareti esterne e i pilastri sono in calcestruzzo leggero con spessore di 40 cm, tutte le superfici a vista sono in calcestruzzo a vista rustico. Le forze tangenziali che risultano dagli inserti nel pendio, profondi fino a 9 m, non vengono scaricate sulle pareti esterne, bensì sulle travi in cemento armato e i pannelli della soletta. La sala d'ingresso e il ristorante sono coperti da travi reticolari in legno con interasse di 3 m, poggianti nella zona finestrata su pilastri di legno. La lunghezza delle travi (15 m) viene suddivisa con un pilastro intermedio in luci di 9 o 6 m. Bracci aggettanti incollati come rinforzo o sostegno inferiore degli arcarecci assorbono il peso dell'aggetto delle pensiline disposte sulle pareti longitudinali e trasversali. La piscina al chiuso, lunga 18 x 27 m, è coperta con un grigliato spaziale senza ritti intermedi con griglia strutturale di 3 m. Le briglie superiori in direzione longitudinale e trasversale, fatte di legno incollato come le membrature verticali in compressione, sono sovrapposte. Le briglie inferiori che fungono da tiranti e le diagonali incrociate sono di acciaio legato inossidabile. Tutte le coperture orizzontali, a doppio guscio e ventilate, sopra gli edifici principali sono praticabili come solarium o terrazze panoramiche. Nella zona sopra la sala d'ingresso e il ristorante, travi intermedie poggiano sulla briglia superiore delle travi reticolari, che sostengono il rivestimento in legno di abete rosso con giunti aperti. Una guaina sintetica funge da barriera al vapore, l'isolamento termico è composto da tappeti in lana 185

Esempi di edifici

particolare del bordo della copertura con sezione attraverso il piano d'imposta puntuale della terrazza

scala 1:20

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Esempio 3: Casa d'abitazione a Daisendorf sul lago di Costanza

Copertura a terrazzo • Copertura ventilata • Manto impermeabile bituminoso

Esempi di edifici

minerale di 2 x 40 mm. L'intercapedine alta circa I m sopra l'isolamento termico offre spazio sufficiente per gli impianti tecnici. Il guscio esterno in tavole di legno spesse 24 mm viene sostenuto da puntoni che poggiano sulla briglia superiore delle travi reticolari. Tre strati di guaine bituminose sopra uno strato di compensazione servono da manto impermeabile. Uno strato di ghiaia le protegge contro gli agenti atmosferici. Una struttura in incannicciato sulla copertura serve come superficie dove potersi sdraiare. Le sue travi portanti - libere dalla superficie della copertura - poggiano su punti d'imposta sollevati e sono ancorate con montanti verticali in acciaio legato ai puntoni della copertura. I piani d'imposta sono rivestiti di lamiera d'acciaio zincato, i punti di perforazione sono resi impermeabili all'acqua con collante. Come parapetto si ha una semplice struttura in profili d'acciaio zincato a sezione rettangolare, tra i quali sono poste griglie di metallo zincato racchiuse in cornici angolari. II guscio interno della copertura ventilata sopra la piscina poggia sulla briglia superiore della struttura portante orizzontale. Le membrature di compressione verticali si allungano verso l'alto oltre l'intercapedine e sono imbullonate con gli arcarecci che sorreggono il guscio esterno. La struttura del tetto sopra la piscina coperta è uguale a quella sopra la sala d'ingresso e il ristorante.

01 09 12 20 23 24 26 31 35 43

scala 1:100

Acciaio inossidabile Cemento armato Legno Rivestimento in lamiera Pannello in materiale ligneo Rivestimento Pannello in masonite Massetto delle pendenze, malta Vetro Pannello in fibra minerale

63 Guaina bituminosa 64 Guaina plasto-bituminosa 66 Guaina sintetica \i> 100.000 70 Isolamento al rumore da calpestio 81 Strato di compensazione 82 Ghiaia 93 Ganci

187

Esempi di edifici

Università cattolica, Eichstätt, Germania

Mensa 1988 Architetti K. Schattner e assistenti, Eichstätt Consulenti per le strutture F. Sailer, K. Stepan, M. Bloos, Monaco Fisica N.V. Waubke, G. Klessinger, Neubiberg Committente Diocesi di Eichstätt Fondazione Università cattolica Eichstàtt

01 02 09 12 20

31 32 35 43

56 57 63 65 66 67 81

82 93

Acciaio Alluminio Cemento armato Materiale lìgneo Rivestimento in lamiera, lamiera grecata Massetto delle pendenze Intonaco minerale Vetro isolante Lana di roccia (tappeto in fibra minerale) Espanso, poroso Espanso rigido PS estruso Guaina bituminosa Guaina sintetica, < 50.000 Guaina sintetica, > 100.000 Guaina con armatura metallica Strato di compensazione, velo filtrante Ghiaia fine Ganci

188

Università cattolica, Eichstàtt, Germania

Copertura a terrazzo • Tetto rovescio / non ventilato • Manto impermeabile sintetico

Esempi di edifici

Il progetto Negli anni 1985-86, a seguito dell'ampliamento dell'Università cattolica di Eichstätt, agli edifici esistenti è stata aggiunta una nuova mensa a sud dell'ex Scuola superiore di pedagogia. A favore di questo sito hanno giocato la posizione centrale e la vicinanza a quasi tutte le aule dell'università. Era tuttavia necessario anche un collegamento formale all'edificio in cemento armato della Scuola superiore, costruito negli anni cinquanta: una reazione adeguata a un progetto architettonico degli anni del dopoguerra e la necessità di un legame con la forza espressiva della biblioteca hanno condizionato il progetto degli architetti. La nuova mensa, quindi, reagisce con la sua struttura agli edifici esistenti, più vecchi, mentre il suo esterno si riferisce alla vicina biblioteca, da cui deriva la facciata in alluminio del nuovo edificio. Per caratterizzare la facciata viene ripresa la banda orizzontale, tema classico degli antichi edifici barocchi di Eichstàtt. L'accesso alla mensa avviene in primo luogo attraverso un atrio caratterizzato da scale e ponti, quasi "appoggiato" al vecchio edificio sportivo dell'università. Al pianterreno dell'edificio principale annesso si trovano cucina e mensa. I pranzi vengono serviti al piano superiore, dove è sistemata anche la lavastoviglie, in due saloni di dimensioni differenti. Sul lato opposto all'ingresso il sistema di ponti e scale prosegue, permettendo di accedere al magazzino della mensa. La struttura Un ruolo particolare in relazione all'aspetto e alla funzione del complesso viene svolto dalle coperture orizzontali in risalto: sul piano superiore dell'edificio principale con le sale da pranzo si estende una copertura orizzontale con bordo rialzato in profili di lamiera grecata e soletta di copertura in cemento armato, di forma tradizionale, cioè non ventilata; il bar che sporge come un'abside dal pianterreno dell'edificio principale sostiene una soletta in cemento armato a tetto rovescio che funge da terrazza praticabile; anche il magazzino "interrato" su due lati con una corrispondente conformazione del terreno - per conseguire favorevoli condizioni di magazzinaggio viene chiuso sul lato superiore da una soletta in cemento armato, sulla quale si trova un tetto rovescio rivestito di ghiaia parzialmente praticabile sulle nervature di legno.

189

Esempi di edifici

Edificio amministrativo, Monaco, Germania

1976 Architetto U. Kiessler, Monaco, in collaborazione con V. Ilio, H. Schultz, F. Wìsol Consulenti per le strutture Leonhard & Andrä, Stoccarda, W. Gehm, H. Schick, Monaco Fisica W, Schaupp, Grunwald Direzione lavori Schònitzer & Siebenhaar, H. Steinberger, Monaco

01 02 09 14 20 27 30 31

42 43 52

56 62 63 66

67 81 82

Acciaio inossidabile Alluminio Cemento armato Neoprene Rivestimento in lamiera zincata Pavimentazione in mattonelle Rivestimento tessile del pavimento Massetto delle pendenze in calcestruzzo Lana di vetro Guscio di fibra minerale Lana di vetro, impregnata di bitume lavorato a caldo Espanso (poroso) Primer bituminoso Guaina bituminosa Guaina di plastica armata con fibre, H> 100.000 Striscia ondulata in alluminio (sui bordi) Velo dì vetro Ghiaia, sabbia

190

Edificio amministrativo, Monaco, Germania

Copertura non ventilata • Manto impermeabile bituminoso

Esempi di edifici

Il progetto

La compagnia di assicurazioni Bayerische Rückversicherung ha costruito il proprio edificio amministrativo nella zona settentrionale del parco Tucher, un'area edificabile all'interno di uno spazio verde a fianco dell'Englischen Garten, con edifici amministrativi, centri informatici, hotel ed estesi impianti sportivi, Il complesso, concepito per trecento persone, è composto da un edificio per uffici a quattro piani e un edificio ausiliario da tre piani, rialzato negli anni 1989-91 di due ulteriori piani. L'edificio principale è composto da due volumi cilindrici di 20 m di diametro, ai quali si accede da un nucleo centrale che contiene i collegamenti e gli impianti. I singoli uffici a forma di segmento circolare e senza sostegni devono ospitare circa venticinque dipendenti, che dai loro posti di lavoro possono godere della luce del sole e guardare liberamente fuori. Anche l'edificio ausiliario, indipendente e realizzato come struttura sospesa, ha una pianta circolare. È collegato all'edificio principale attraverso tre piani sotterranei, che poggiano su una griglia triangolare di pilastri. La struttura

Edificio per uffici: le tre superfici circolari dell'edificio destinato agli uffici sono raggruppate a forma di trifoglio intorno a un nucleo centrale, che funge anche da irrigidimento dell'intero edificio contro i carichi del vento. Le solette marcapiano dell'edificio cilindrico si estendono su superfici di diametro di 20 m e sono sorrette nei punti di sesto del cerchio. Sono un grigliato di travi in calcestruzzo, composto da tre sostegni radiali che si incrociano nel punto centrale e una trave ad anello. L'ordito di travi di primo ordine divide la soletta di copertura spessa 15 cm in sei campi uguali a forma di segmento circolare. All'interno dell'altezza strutturale totale di 85 cm si trovano gli impianti di condizionamento e antincendio. Edificio ausiliario: l'edificio nella prima sezione disponeva di due piani interi con diametro esterno di 25,5 m, un pianterreno senza sostegni con diametro nucleare di 10,5 m e una mansarda di uguali dimensioni. Si tratta di una struttura sospesa con sostegno del bordo esterno della copertura nel punto di sesto e con elementi di trazione nella zona della copertura. Le solette marcapiano sono composte ognuna da una trave ad anello e sei travi radiali che poggiano in modo articolato sulla parete esterna del nucleo. L'ordito delle travi suddivide la soletta di copertura continua in sei campi di uguali dimensioni, separati dal nucleo da un giunto. L'ordito della copertura è composto da sei tiranti inclinati, di 2 x 0 115 mm, in acciaio 52, correlati alle estremità degli elementi di sospensione e che conducono radialmente al bordo della copertura, oltre che di un elemento di compressione orizzontale a forma di una lastra di copertura circolare del secondo piano. 191

Esempi di edifici

192

Edificio amministrativo, Monaco, Germania

Copertura non ventilata • Manto impermeabile bituminoso

Esempi di edifici

I tiranti obliqui sono ancorati al bordo della soletta superiore dentro strutture in lamiera allettate nel calcestruzzo, che scaricano la componente verticale dei tiranti obliqui sulla parete esterna del nucleo, e sono precompressi con armature radiali contro la lastra di copertura per assorbire la componente orizzontale. Facciata: una facciata a cortina di alluminio anodizzato atermico rappresenta l'involucro esterno dell'edificio. Per la pulizia, la protezione dai raggi solari e le possibilità di fuga sono stati disposti balconi circolari esterni. Copertura: tutte le coperture orizzontali sono realizzate in maniera tradizionale, non ventilata. Sopra la soletta in cemento armato si trovano un massetto delle pendenze, sopra di esso uno strato di compensazione e una guaina V 13. Come isolamento termico e barriera al vapore vengono utilizzati 80 mm di schiuma di vetro, impregnata nel bitume lavorato a caldo. Tre strati di guaine bituminose, protette con un rivestimento di ghiaia, formano il manto impermeabile. Le perforazioni per i tiranti nel manto di copertura dell'edificio ausiliario sono protette con due gusci di lamiera zincata rialzati di 30 cm sopra la copertura. Il guscio interno è incollato alla loro chiusura inferiore con guaina V 13; il guscio esterno, che allo stesso tempo copre il rivestimento antincendio, di 25 mm, è incollato tra la prima e la seconda guaina impermeabile. II rivestimento esterno dei tiranti è composto da lamiera di alluminio spessa 3 mm, correlata per indipendenza al lato inferiore con la ghiaia. Anche le estremità degli elementi di sospensione sono coperte con lamiera zincata, incollata tra la prima e la seconda guaina di impermeabilizzazione. Al di sopra si trova un cappello di alluminio, correlato per indipendenza sulla copertura e armato attraverso un riempimento di ghiaia nelle tasche saldate internamente. Lo smaltimento dell'acqua dalle coperture avviene all'interno. L'edificio ausiliario ha tre pozzetti di raccolta per cilindro, che sì trovano esattamente a metà del raggio.

01 02 09 14 20 27 30 31

42

Acciaio inossidabile Alluminio Cemento armato Neoprene Rivestimento in lamiera zincata Pavimentazione in mattonelle Rivestimento tessile del pavimento Massetto delle pendenze in calcestruzzo Lana di vetro

43 Guscio di fibra minerale 52 Lana di vetro impregnata di bitume lavorato a caldo 56 Espanso (poroso) 62 Primer bituminoso 63 Guaina bituminosa 66 Guaina di plastica armata con fibre, H> 100.000 67 Striscia ondulata in alluminio (sui bordi) 81 Velo di vetro 82 Ghiaia, sabbia

193

Esempi di edifici

Edificio polifunzionale, Monaco, Germania

Biblioteca e amministrazione 1987 Architetti K. Ackermann & Partner, J. Feit, Monaco Collaboratori R. Fischer, H. Riegei Consulente per le strutture Studio ing. W. Aberlein, Monaco Architetto del paesaggio R Kluska, Monaco

01 02 09 14 20

27 29

31 40 43

52 54 63 65 67

69 75 81 82 84 85

Acciaio Lamiera di alluminio Cemento armato Profilo plastico Lamiera in profilo di alluminio verniciata con polveri Rivestimento in pannelli su sostegni Guaina in PVC con armatura in velo di vetro Massetto delle pendenze Argilla espansa Isolamento resistente alla compressione in fibra minerale Lana di vetro Tappeto in gomma espansa Guaina bituminosa Guaina in PVC Fascia bituminosa con armatura in alluminio Profilo di impermeabilizzazione Tappeto in fibra minerale Strato filtrante o di compensazione Ghiaia Manto antiradice Substrato con tappeto erboso

194

Edificio polifunzionale, Monaco, Germania

Giardino pensile • Copertura non ventilata • Manto impermeabile bituminoso

Esempi di edifici

Il progetto

Il centro polifunzionale sulla via Furstenrieder di Monaco comprende un edificio a cinque piani, all'angolo della strada, e un edificio posteriore a un piano. Al pianterreno hanno sede un negozio e la biblioteca comunale che continua nella parte posteriore dell'edificio. Lì si trovano il prestito pubblico, le stanze interne di lavoro e i servizi igienico-sanìtari. Nei piani superiori sono ubicati un punto di informazione per il pubblico, le stanze dell'Ispettorato circondariale, la Scuola superiore popolare, una nursery, le sale di lettura e un appartamento. Sotto la biblioteca, a pianterreno, si trovano i parcheggi. A nord l'edifico è direttamente correlato a quello adiacente. Nella zona meridionale del lotto si ha uno spazio tranquillo con alberi, su cui si aprono le grandi vetrate della biblioteca. Colori leggeri, disciplina formale e un linguaggio tecnico non appariscente caratterizzano questo edificio, invitante e cordiale verso i cittadini in quanto struttura pubblica. Le coperture orizzontali seguono quelle dell'edificio adiacente. Esse si adeguano alle condizioni spaziali e funzionali e conferiscono all'edificio una chiusura superiore valida e caratteristica. La struttura

La terrazza di questo edificio multipiano si trova sopra una zona calda. Le parti in calcestruzzo, portanti e non portanti, sono isolate di conseguenza. Per le superfici della facciata è stata inserita una lamiera verniciata e ondulata con ventilazione posteriore. Il rivestimento orizzontale della terrazza al quarto livello poggia su un piano di pannelli di plastica regolabili. Sopra un isolamento termico a due strati in lana di vetro inserita in bitume, che funge allo stesso tempo da barriera al vapore, con rigidità dinamica corrispondente alla struttura dei pannelli di spessore, si trova il manto di copertura in guaine bituminose. L'isolamento termico copre parapetto e rialzo sulla terrazza. La leggera soletta di copertura sopra la biblioteca poggia su travi a R leggere, con intradosso di 4,80 m. Le lamiere grecate visibili poggiano sulle loro correnti superiori. Per motivi di acustica architettonica le nervature delle lamiere sono forate e poggiano su tappeti in fibra minerale rivestiti per protezione contro lo sgocciolio. Con queste strutture aperte sull'intradosso della parte resistente e della soletta di copertura l'attico resta basso, il che va a vantaggio delle proporzioni della facciata della biblioteca. L'ordito monodirezionale copre nelle due campate laterali luci di 4,06 m e nella campata centrale di 8,12 m; qui è sostenuto da travi reticolari a traliccio leggero. In considerazione del modo di costruire del pianterreno diventa superflua la protezione antincendio per l'ordito in acciaio. Lungo la facciata verticale dell'edificio multipiano, la struttura di copertura in acciaio è arretrata della necessaria distanza di sicurezza di 5,00 m; la copertura orizzontale poggia su una soletta in calcestruzzo. Pianta e posizione del lucernario ten195

Edificio polifunzionale, Monaco, Germania

Esempi di edifici

02

196

69

43

01

4 3 75 67 29 81

54 81 40 81 85

Giardino pensile • Copertura non ventilata • Manto impermeabile bituminoso

Esempi di edifici

gono conto delle necessità di protezione antincendio. Copertura: sopra le lamiere grecate poggia come barriera al vapore una guaina V 6054 + Al 0,1. Sopra si trova l'isolamento termico, a due strati con giunti alternati. Segue uno strato di compensazione alla compressione in velo e una guaina armata di PVC come manto impermeabile. Un'ulteriore guaina in PVC funge da manto antiradice. Questi strati sono rialzati sull'attico e il lucernario, fissati con grappe e protetti con lamiere sospese dai danni meccanici e dai raggi UV. Nel tetto seguono uno strato drenante, un velo filtrante e il substrato. Partendo dal fatto che un giardino pensile espleta sìa funzioni di protezione dell'impermeabilizzazione della copertura sia funzioni ecologiche ed estetiche, e che tuttavia è necessario mantenere al minimo le spese di cura e manutenzione, si è realizzato un inerbimento estensivo senza ristagno d'acqua. Lo strato vegetativo è stato ottenuto seminando tappezzanti capaci di rigenerazione e macroterme o semimacroterme, oltre che piante succulente le quali, dopo una fase di radicamento, sopportano sia inondazioni temporanee sia periodi di siccità. Al contrario dei giardini pensili inerbiti intensivamente, che richiedono cure costanti e buon approvvigionamento idrico e di sostanze nutritive, qui si vuole .un tappeto erboso che richieda poche cure e possa essere lasciato a se stesso, colorandosi in verde o marrone rossiccio secondo la stagione. L'attico sopra la vetrata sul lato meridionale della biblioteca a livello delle colonne è piegato a doppio gomito, per realizzare una chiusura leggera di facciata; inoltre crea una chiusura esteticamente valida della struttura per la protezione dal sole sull'elemento portante. Il ristagno di calore sulla superficie di sviluppo (qui relativamente grande) della lamiera dell'attico viene compensato con l'intercapedine posteriore e sufficienti giunti longitudinali.

01 02 09 14 20

27 29

31 40 43

Acciaio Lamiera di alluminio Cemento armato Profilo plastico Lamiera in profilo di alluminio verniciata con polveri Rivestimento in pannelli su sostegni Guaina in PVC con armatura in velo di vetro Massettodelie pendenze Argilla espansa Isolamento resistente alla compressione in fibra minerale

52 Lana di vetro 54 Tappeto in gomma espansa 63 Guaina bituminosa 65 Guaina in PVC 67 Fascia bituminosa con armatura in alluminio 69 Profilo di impermeabilizzazione 75 Tappeto in fibra minerale 81 Strato filtrante o di compensazione 82 Ghiaia 84 Manto antiradice 85 Substrato con tappeto erboso

197

Esempi di edifìci

Municipio, Minden, Germania

1977 Architetto H. Deilmann, Mùnster Collaboratori C. Schagemann, A. Regenbrecht, H.-J. Kiosterkamp, Chr. Koch, K. Merten, Münster Consulente per le strutture A. Betti, Minden Committente Comune di Minden

01 09 12 20 24 25 27 31 35 57 63

67 81

82 83 84 85 88

Angolare d'acciaio Cemento armato Legno Lamiera di rame Rivestimento in legno Tamponamento in pietra naturale Conglomerato cementizio Manto di copertura di compensazione Vetro isolante Espanso estruso Manto di copertura bituminoso, a quattro strati Barriera al vapore Strato di compensazione o velo filtrante Ghiaia Miscuglio di terriccio Manto antiradice Substrato con erba Sabbia

198

Municipio, Minden, Germania

Copertura non ventilata • Manto impermeabile bituminoso

Esempì dì edifici

Il progetto

L'inserimento della nuova ala del municipio tra il duomo e il municipio storico nel vecchio centro cittadino di Minden, con il suo caratteristico susseguirsi di differenti ambiti urbani, è esemplare. Il progetto riprende questo principio e forma con le parti del nuovo edificio restringimenti dello spazio urbano, ampliamenti a mo' di piazza e sottolineature spaziali con i quali vecchio e nuovo vengono legati in maniera viva in una rinnovata unità che interpreta in modo originale la vecchia pianta urbana. Nonostante la peculiarità del nuovo edificio, sono esaminati con attenzione gli aspetti estetici dell'ambiente circostante: viene ripreso il canone delle proporzioni, oltre che il materiale della facciata- l'arenaria del fiume Weser. La potente cesura tra porticato e piano della sala del vecchio municipio dà lo spunto per arretrare chiaramente verso l'alto la facciata del nuovo edificio, con la quale inoltre si crea un rapporto di proporzioni con gli elementi più bassi del duomo. E le altezze degli edifici preesistenti vengono riprese accuratamente con gronde e cornicioni. La chiara struttura orizzontale determina l'aspetto della facciata, insieme ai parapetti e alle chiusure di copertura oblique della stessa forma. Contemporaneamente si crea un rapporto formale con le coperture inclinate del quartiere, anche se il tetto stesso e le terrazze che derivano dall'arretramento in altezza sono orizzontali. La copertura orizzontale, sviluppata dalle concezioni e dalle condizioni di una conformazione indipendente e contemporanea dell'edificio, entra in questo modo in un bel gioco di contrapposizioni con le potenti coperture a spioventi degli edifici antichi.

La struttura

Terrazze e strutture della copertura poggiano su solette di cemento armato. La barriera al vapore poggia su un massetto delle pendenze, ed è stata sollevata lateralmente sia agli attici sia ai parapetti e incollata con gli strati per lo smaltimento delle acque. Nella zona delle terrazze gli strati di smaltimento dell'acqua si trovano sopra l'isolamento termico, caratterizzato da bassa rigidità dinamica. Al di sopra, lastre di calcestruzzo allettate in 5 cm di sabbia formano l'aspetto delle terrazze in quanto elemento figurativo utilizzato In maniera coerente. Lo smaltimento delle acque avviene attraverso lo strato drenante sottostante. Gli attici sono isolati esternamente, ventilati e rivestiti di lamiera su una struttura di legno. Le piccole gronde alle estremità della lamiera sono disposte in relazione alle finestre sottostanti.

199

Esempi di edifici

Archivio municipale, Monaco, Germania

Archivio municipale, Monaco, Germania

Ampliamento, recupero urbano 1989 Architetti v. Busse & Partner H.B. v. Busse, Monaco Collaboratori T. Bartels, U. Budning, J. Weinbrenner, in collaborazione con l'Assessorato all'edilizia di Monaco, R. Regelin, H. Negele, H. Tessarsch, K. Lux, D. Jassing Consulenti per le strutture R. Grimme, L. Keiser, Monaco Fisica N.V. Waubke, G. Klessinger, Neubiberg Impianti J. Bauer, K. Hager, UnterschleiBheim Direzione lavori H. Wollner, A. Woilner

04 Muratura in laterizio 09 Armatura in cemento armato 12 Legno 15 Acciaio legato 20 Rivestimento in lamiera 23 Pannello di masonite 24 Guscio 35 Vetro 43 Pannello in fibra minerale 63 Manto impermeabile bituminoso 66 Foglio di PE saldato 82 Ghiaia 93 Ganci vista della copertura

200

scala 1:500

Esempi di edifici

Copertura ventilata • Manto impermeabile bituminoso

Il progetto

Sotto l'aspetto urbanistico il nuovo archivio assolve due funzioni. In quanto parte integrante di un complesso storico, si inserisce in questo spazio - e canone di proporzioni - senza rinunciare alla propria identità estetica. D'altro canto in questo punto lo spazio urbano richiede un edificio la cui conformazione e le cui facciate possiedano la forza di ridare coerenza spaziale e unità all'immagine danneggiata della piazza e ai suoi punti di passaggio nelle strade radiali. Entrambi i risalti angolari lungo la strada principale sono liberi su tre iati e solo ai piani superiori sono collegati con l'edificio principale, attraverso passaggi leggeri e trasparenti. I riferimenti visivi comunicano una continuità spaziale; essi inoltre sono adeguati all'uso della corte dell'archivio, tranquilla e piena di alberi. L'edificio presenta una zona di accesso a due piani disposta simmetricamente rispetto al suo asse. Al centro si trova una rotonda per esposizioni e conferenze. Con l'archivio si cerca così di trasmettere la storia della città in maniera viva e vicina ai cittadini, senza grandi gesti museali. Gli aspetti climatici hanno un ruolo particolare nel progetto: a lungo termine e anche nelle giornate estive più calde si è raggiunta una limitazione della temperatura ambiente nel magazzino a un massimo di 24 °C. Si è rinunciato all'impiego di un impianto di condizionamento o a una refrigerazione dell'aria di grandi dimensioni. Nel lungo periodo non si devono verificare danni tecnici. Questi requisiti sono direttamente correlati con la funzione principale di un archivio, ovvero di conservare il materiale d'archivio per secoli. Negli aspetti della conservazione, della garanzia e della durata si trova il motivo formale ed espressivo dell'edificio, che si riflette nel suo aspetto murario e di chiusura cubica. La struttura

I metodi progettuali, con i quali si è risolto l'incarico, risultano da una combinazione dei seguenti princìpi: • minimizzazione della superficie finestrata a quanto indispensabile per il necessario ingresso di luce naturale; • ombreggiatura ampia delle superfici esterne trasparenti con disposizione del piano di vetro in buchi finestrati e, nella misura in cui ciò interessa la copertura, lamelle fisse posteriori; • creazione di un involucro esterno che riduca per quanto possibile l'escursione termica, nella forma di una facciata composta da due pesanti gusci in muratura, con ventilazione posteriore al guscio esterno. Questo principio strutturale è conseguentemente trasferito a tutte le superfici di copertura: sopra la soletta in cemento armato isolata termicamente dei due piani superiori sono disposte casseforme leggere e ventilate posteriormente; • massimizzazione della capacità di accumulo termico delle parti architettoniche interne visibili con la scelta di elementi pieni e la rinuncia ai rivestimenti isolanti della struttura portante; 201

Esempi di edifici

202

Archivio municipale, Monaco, Germania

Esempi di edifici

Copertura ventilata • Manto impermeabile bituminoso

• temporanea ventilazione trasversale dei magazzini nelle prime ore del mattino per ridurre lo sforzo termico transitorio. Le coperture orizzontali non sono praticamente visibili nell'aspetto generale dell'edificio. Ciò è dovuto da un lato al progetto e dall'altro alle gronde formali e allo sviluppo in altezza degli edifici circostanti. La parete inferiore delle due coperture è a doppio guscio, per motivi di sicurezza: sulla struttura in legno, dotata di un guscio spesso 18 mm, sono saldate tra loro due guaine bituminose su cartone catramato correlato per aderenza e lateralmente sono sollevate sui punti più alti di attico e struttura del tetto e da lì al secondo guscio di copertura in pendenza. Questo primo guscio orizzontale è collegato alla ventilazione posteriore della facciata attraverso un tappeto di lana minerale che funge da isolamento termico e una sottostante barriera al vapore su fogli di PE sovrapposti correlati per indipendenza. L'uscita dell'aria si trova, insieme a quella del secondo guscio sovrastante, sotto gli abbaini verticali. Il manto impermeabile di questo guscio inferiore è correlato ai pozzetti di raccolta del guscio superiore agli angoli dell'edificio. La struttura sottostante in legno del guscio superiore poggia liberamente su quella inferiore; per la protezione meccanica dei teli saldati i punti d'imposta poggiano su strisce di cartone. Il manto di copertura è composto da una guaina bituminosa e due guaine bituminose per saldatura. I! lato interno dell'attico è rivestito in lamiera di zinco-titanio. L'aria di ventilazione esce sotto l'armatura del cornicione da profili d'acciaio zincato. La copertura sopra il piano superiore è realizzata secondo lo stesso principio del doppio guscio. La ventilazione avviene dalla gronda: un massiccio sopralzo rivestito di lamiera serve allo scarico dell'aria. La chiusura superiore è rappresentata, non senza intento estetico, da un tubo zincato, che serve da parafulmine.

04 Muratura in laterizio 09 Armatura in cemento armato 12 Legno 15 Acciaio legato 20 Rivestimento in lamiera 23 Pannello di masonite 24 Guscio

35 Vetro 43 Pannello in fibra minerale 63 Manto impermeabile bituminoso 66 Foglio di PE saldato 82 Ghiaia 93 Ganci

203

Esempi di edifici

Centro di formazione, Darmstadt, Germania

Complesso dell'Ufficio centrale di telecomunicazioni 1988 Architetti H. Pfeiffer, Ch. Ellermann, Ludinghausen Direzione del progetto B. Leusder Collaboratori B. Chen, D. Grate, R Hot zum Berge, B. Kaiser, E. Litzke, S. Plog, S. Sengül, E. Thelen, K. Winkels, R. Wortmann Consulenti per le strutture Stewing-Vestakon, Dorsten Krebs, Darmstadt Impianti Blum & Partner, Mülheim/Ruhr Committente Stewing-Globalbau, Dorsten

01 Acciaio 02 Tavole profilate in alluminio 04 Muratura in laterizio 09 Cemento armato 20 Lamiera grecata, lamiera 31 Massetto delle pendenze 46 Intonaco minerale a graffito 57 Espanso plastico, celle chiuse 63 Guaina bituminosa 66 Guaina sintetica 67 Guaina con armatura metallica 81 Strato di compensazione 82 Ghiaia

204

Centro di formazione, Darmstadt, Germania

Esempi di edifici

Copertura non ventilata • Manto impermeabile bituminoso e metallico

Il progetto

Il nuovo centro di formazione della centrale delle telecomunicazioni di Darmstadt serve soprattutto per i brevi soggiorni dei tecnici che partecipano ai corsi di aggiornamento. Con una forma a U, architettonicamente interessante, esso contiene accanto ad aule per seminari e lavori di gruppo anche una pensione e strutture per il tempo libero. Il concetto architettonico si basa sulla breve vita in comune dei partecipanti ai corsi, per cui si ha una corte intorno alla quale sono raggruppate le strutture comuni. La configurazione dell'edificio è caratterizzata sia all'interno sia all'esterno dai princìpi del contatto, dei momenti principali e della modernità. Edifici chiaramente articolati davanti allo sfondo sono stati attrezzati a foyer, mensa e zona di soggiorno, e sfalsati rispetto all'edificio principale. Vani scale, stanze di soggiorno e pianterreno sono dotati di grandi vetrate, in contrasto con la facciata forata chiusa della zona notte. Gli edifici della biblioteca (cilindro) e della sala polifunzionale (prisma) sembrano sculture poste nella corte. Sia i princìpi estetici del Movimento moderno sia l'inserimento urbanistico hanno favorito l'impiego di coperture orizzontali. La struttura

Poiché per la pura costruzione si avevano a disposizione solo quindici mesi, per la struttura portante sono stati impiegati elementi prefabbricati e parzialmente prefabbricati in cemento armato. Le pareti esterne sono in muratura, all'interno si sono utilizzate pareti in materiali leggeri. Le coperture orizzontali non sono ventilate. Come parte resistente si sono impiegate in parte lastre in cemento armato in parte travi in acciaio collegate con profili portanti di lamiera. Per evitare il passaggio di calore superfluo le guaine in lamiera profilata sono separate nella zona dei sopralzi del tetto e isolate termicamente nello spazio intermedio. Le travi in acciaio che attraversano la facciata sono state coperte internamente con lana minerale rivestita sul lato della stanza per evitare la formazione di acqua di condensa. Nella stessa zona si trovano (sotto) le guaine in lamiera profilata e lo strato di isolamento termico. Come manto impermeabile vengono utilizzate nelle zone inclinate guaine in lamiera profilata oppure guaine bituminose. Lo smaltimento delle acque avviene verso l'interno.

sezione attraverso la struttura di calcestruzzo

205

Esempi di edifici

Istituto per la ricerca polare e marina, Bremerhaven, Germania

Istituto Alfred Wegener 1985 Architetto O.M. Ungers, Colonia Collaboratori E. v. Branca, J. v. Brand, K.L. Dietzsch, B. Lehmann, C. Petzinka, B. Taha Consulenti per le strutture Strathmann-Feld & Partner, Bremerhaven

01 02 04 09

Acciaio Alluminio Clinker Calcestruzzo normale, armato e non 12 Legno 20 Lamiera zincata 24 Rivestimento 26 Piastrelle di clinker 27 Pavimentazione 31 Malta 32 Intonaco 35 Vetro isolante 56 Plastica espansa a celle aperte 57 Plastica espansa a celle chiuse 61 Massa impermeabile 63 Manto impermeabile bituminoso 65 Pannello in plastica compatibile con il bitume 66 Guaina sintetica > 100.000 67 +81 Guaina con armatura metallica e strato di compensazione all'intradosso 81 Strato di compensazione, velo filtrante, strato di separazione 82 Ghiaia 83 Terriccio 84 Manto antiradice 85 Substrato con erba 88 Sabbia 93 Ganci

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Istituto per la ricerca polare e marina, Bremerhaven, Germania

Tetto a terrazza / copertura-lucernario • Tetto non ventilato • Manto impermeabile bituminoso

Esempi di edifìci

Il progetto

Questo edificio è esemplare per molti aspetti. Si trova in un punto molto significativo della pianta urbana, dove reagisce in maniera maestosa ai riferimenti urbanistici e storici. Con la sua elevata qualità formale permette di relegare in secondo piano alcuni dei peccati della superficiale architettura del dopoguerra che si trovano nelle vicinanze; ed esso rappresenta un riuscito ritorno all'architettura in laterizio tradizionale di questa regione costiera. Ecco cosa ha scritto l'architetto: "L'Istituto Alfred Wegener per la ricerca polare doveva essere progettato in un luogo urbanisticamente esposto di Bremerhaven. Il lotto si trova all'ingresso del nucleo storico urbano, proprio di fronte al vecchio porto, e forma allo stesso tempo la conclusione e il vertice di uno dei più importanti edifici del dopoguerra di Bremerhaven, il Columbuscenter. La pianta urbana storica è stata concepita nel 1827 dal responsabile edile della città, van Ronzelen, come una griglia rettangolare di strade. Partendo dai dati storici, durante la progettazione dell'Istituto polare sono emersi due ulteriori aspetti. Da un lato appare necessario, per conservare la continuità spaziale della pianta urbana, seguire il tracciato della Linzer Straße fino al vecchio porto, per poter ammirare liberamente il porto stesso, la Seute Deern e il Museo della navigazione. Inoltre, a questo edificio erano legati due criteri progettuali di pari importanza, ovvero il ripristino e 'integrazione, in questo punto, della tradizionale struttura a blocchi della pianta urbana. Ulteriori particolarità del progetto sono stati la posizione e il significato del nuovo edificio da costruire nell'ambiente urbano circostante. In questo contesto il lotto trova la propria particolarità nella posizione al vertice o - se si vuole - alla prua del Columbuscenter e in quanto cancello d'ingresso o pilastro angolare del vecchio centro cittadino. Il lotto si trova proprio di fronte al vecchio porto e da lì si ha un ampio panorama sulla foce della Geeste e il Mare del Nord. Questa posizione particolarmente felice viene rovinata in misura non irrilevante dall'asse viario molto trafficato della Columbusstraße. Era pertanto compito della progettazione sfruttare i vantaggi del sito e allo stesso tempo limitare gli effetti negativi del rumore del traffico. Il progetto dell'Istituto polare è stato sviluppato partendo dalle necessità e dalle condizioni della situazione, ma anche, essenzialmente, in modo funzionale. L'Istituto polare racchiude quattro ambiti funzionali di dimensioni pressoché simili. Queste zone si suddividono nelle superfici per sale da laboratorio e ricerca, geologia, biologia e scienze atmosferiche e oceanografiche. Poi vi è la zona delle stanze comuni che include la biblioteca e la sala conferenze e, infine, i magazzini, le officine e la logistica. A ciò si aggiungono le sale per gli impianti. Il rapporto tra superficie utile e superficie di servizio è di circa 1:1. Una gran parte delle superfici è illuminata artificialmente e quindi disposta all'interno 207

Esempi di edifici

passaggio terrazza-giardino pensile scaia 1:20

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Istituto per la ricerca polare e marina, Bremerhaven, Germania

Esempi di edifici

Copertura a terrazza / copertura-lucernario • Copertura non ventilata • Manto impermeabile bituminoso

dell'edificio. Si tratta dei magazzini e delle sale tecniche sull'asse principale. Si è dovuta ovviamente prevedere una profondità dell'edificio relativamente grande, con il conseguente vantaggio di sfruttare al massimo il lotto esistente. Dato che, a causa della ritenzione di acqua e i problemi alle fondazioni, non sì è potuto creare un piano cantinato, il pianterreno è destinato a magazzino e per gli impianti. Sui tre piani superiori si trovano le vere funzioni principali, sopraelevate e sottratte con l'alto pianterreno al traffico della Columbusstraße. Sul piano superiore arretrato si trovano biblioteca e bar-ristorante. Al di sopra si ha una parte degli impianti". Le strutture delle coperture sui vari piani danno all'edificio una silhouette ben precisa, che parte da una struttura assiale simmetrica in pianta. Viene tematizzato il motivo della nave, e l'osservatore può avvicinarsi all'espressione dell'edificio con la propria fantasia. Se una "copertura" può essere più di una pura protezione fisica, se essa può contribuire a sollecitare i livelli percettivi del pensiero, delle sensazioni e delle associazioni, allora questo edificio ne è un esempio perfetto. La struttura

Strutture portanti e rivestimento sono composti da tradizionali elementi in muratura e calcestruzzo. Così anche l'esecuzione dei particolari richiama gli edifici tradizionali. Le terrazze sulla copertura sono composte, sopra la soletta in cemento armato: • da un massetto con circa il 2% di pendenza, sopra una barriera al vapore, sollevata sugli attici e sugli altri elementi verticali fino ai loro angoli superiori o profili dì correlazione e correlati per aderenza con gli strati di drenaggio o fissati alla stessa altezza con una grappa; • da un isolamento termico a doppio strato di bassa rigidità dinamica, che è stato alzato dove possibile sugli attici e gli altri sopralzì della copertura fino alle loro chiusure orizzontali, in modo che questi elementi non siano mai esposti a sbalzi di temperatura (ciò vale soprattutto per le strutture in calcestruzzo) e si eviti la forma-

01 02 04 09 12 20 24 26 27 31 32 35 56 57 61 63

Acciaio Alluminio Clinker Calcestruzzo normale, armato e non Legno Lamiera zincata Rivestimento Piastrelle di clinker Pavimentazione Malta Intonaco Vetro isolante Plastica espansa a celle aperte Plastica espansa a celle chiuse Massa impermeabile Manto impermeabile bituminoso

65 Pannello in plastica compatibile con il bitume 66 Guaina sintetica H> 100.000 67 + 81 Guaina con armatura metallica e strato di compensazione all'intradosso 81 Strato di compensazione, velo filtrante, strato di separazione 82 Ghiaia 83 Terriccio 84 Manto antiradice 85 Substrato con erba 88 Sabbia 93 Ganci

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Esempi di edifici

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Istituto per la ricerca polare e marina, Bremerhaven, Germania

Copertura a terrazza / copertura-lucernario • Copertura non ventilata • Manto impermeabile bituminoso

Esempi di edifìci

zione di condensa ai loro interno. È conseguentemente rialzato anche lo strato di drenaggio dell'acqua, sulla cui struttura verticale di base viene fissato un profilo inossidabile, che stabilisce anche i profili che reggono la lamiera sospesa dall'armatura dell'attico; • da un letto di sabbia di circa 4 cm; • dalle lastre di pavimentazione in clinker. Dove la chiusura dell'attico è rivestita di lamiera, nella struttura di calcestruzzo si trovano guide, su cui poggiano i profili a Y, nei quali è fissata la lamiera di copertura, oltre che i tubi delle balaustre verticali, la cui perforazione attraverso la lamiera di copertura è impermeabilizzata con un anello di tenuta, in modo che resti sufficiente gioco per i movimenti della lamiera. Come le strutture del muro antistante, gli attici rivestiti di lamiera sono ventilati nella parte inferiore per evitare i danni dell'umidità; l'estremità dell'attico rivestito di calcestruzzo è correlata per aderenza con la barriera al vapore o con un manto impermeabile di drenaggio. Anche lucernari di vetro e salite sono impermeabilizzati. La struttura sottostante in acciaio del lucernario a forma di semicerchio leggermente inclinato è strutturalmente correlata al sopralzo della soletta di copertura isolata termicamente. Sia la gronda sospesa, che circonda il tutto, sia il cornicione che l'accompagna lungo i bordi-sono parte di questa struttura. Davanti alla struttura in calcestruzzo intonacata, dotata di barriera al vapore, isolata e impermeabilizzata, viene posta una parete intonacata spessa mezza pietra, cosicché lucernario e guscio murario possono muoversi indipendentemente l'uno dall'altro.

01 02 04 09 12 20 24 26 27 31 32 35 56 57 61 63

Acciaio Alluminio Clinker Calcestruzzo normale, armato e non Legno Lamiera zincata Rivestimento Piastrelle di clinker Pavimentazione Malta Intonaco Vetro isolante Plastica espansa a celle aperte Plastica espansa a celle chiuse Massa impermeabile Manto impermeabile bituminoso

65 Pannello in plastica compatibile con il bitume 66 Guaina sintetica > 100.000 67 + 81 Guaina con armatura metallica e strato di compensazione all'intradosso 81 Strato di compensazione, velo filtrante, strato di separazione 82 Ghiaia 83 Terriccio 84 Manto antiradice 85 Substrato con erba 88 Sabbia 93 Ganci

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Neue Staatsgalerie, Stoccarda, Germania

Esempi dì edifici

Neue Staatsgalerie, Stoccarda, Germania

1984 Architetti J. Stirling, M. Wilford and Associates, Londra S. Wernik, Stoccarda Consulenti per le strutture Impianti Associazione di ingegneri Boll-Arup-EDNP Stoccarda, Londra, Tamm Direzione dei lavori, Dipartimento statale di edilizia I, Stoccarda H. Eckenreiter, Stoccarda Fisica e consulenza acustica G. Lubbeke, Sindelfingen O. Gerber, H. Brüssau

01 02 09 10 12 16 20 24 25 27 31 32 43 49

52

57 62 65

67 80 81

82 83 84 89 93

Acciaio Alluminio Cemento armato Calcestruzzo leggero Legno Lamiera di rame Lamiera grecata Rivestimento in legno Arenaria Rivestimento in granito Malta, massetto delle pendenze Intonaco Fibre minerali Lastra in materiale leggero in lana e legno Lana di vetro, impregnata in bitume lavorato a caldo Espanso rigido di polistirolo estruso Primer bituminoso della soletta Guaina plasto-bituminosa saldata Guaina con armatura metallica Lastra drenante Strato di separazione, velo filtrante, strato di compensazione Letto di ghiaia Terriccio Manto antiradice Piante Ganci sezione aa

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scala 1:1000

Copertura praticabile • Copertura non ventilata • Manto impermeabile bituminoso

Esempi di edifici

Il progetto

sezione bb

scaia 1:1000

vetrata obliqua sulle sale espositive scala 1:200

sezione ce

Questo museo viene vissuto in primo luogo sulle sue coperture: terrazze, maestose rampe e vani scale, coronature murarie inerbite, lucernari e lanterne sono gli elementi che configurano una sequenza di spazi pubblici inscenata con fantasia, che vengono attraversati e vissuti prima di raggiungere lo spazio interno. Si hanno così lungo la strada per il museo immagini architettoniche di grande profondità ed espressività, che lasciano intravedere la struttura interna dell'edificio e collegano riferimenti urbanistici ed estetici a luogo e funzione. James Stirling afferma: "Speriamo che l'edificio della Staatsgalerie sia monumentale, dato che questa è la tradizione degli edifici pubblici, ma speriamo parimenti che sia informale e vicino alla popolazione, ecco il motivo deU'antimonumentalismo delle zone pedonali che salgono tortuose, del centro dell'edificio svuotato e di molti altri aspetti, compresa la colorazione, lo cerco di osservare le nostre opere in relazione al loro contesto specifico, e vi collego alcuni dei nostri primi progetti, che desidero definire 'astratti' o 'rappresentativi'. 'Astratto' rappresenta lo stile, che è collegato al Movimento moderno, e la terminologia, che viene dedotta dal cubismo, dal costruttivismo, da De Stijl e tutti gli -ismi dell'architettura moderna. 'Rappresentativo' significa collegato alla tradizione, al legame con il luogo, alla storia, al riconoscimento degli abitanti e generalmente agli eterni requisiti dell'eredità architettonica (...) "Spero che questo edificio richiami la destinazione 'museo' e desidero che il visitatore pensi che ha 'l'aspetto di un museo'. Da questo punto di vista mi sembrano precursori particolarmente evocativi i musei del XIX secolo piuttosto che quelli del XX secolo. Nei particolari il nuovo edificio contiene elementi nuovi e tradizionali, sebbene gli elementi tradizionali siano impiegati in maniera moderna, per esempio il cornicione teatrale modanato non viene utilizzato in tutti i punti come cornicione, ma definisce semplicemente le terrazze con le sculture, Analogamente, vengono utilizzati assemblaggi di pensiline strutturali, che definiscono l'ordine d'importanza degli ingressi e altro. "In questo contesto vorrei ricordare l'Altes Museum di Schinkel, che considero il prototipo dei musei del XIX secolo. Le sue caratteristiche sono stimolanti, come per esempio una infilata di stanze invece di uno spazio fluido; perfino le sale piccole sono dotate di una certa monumentalità (...) "Naturalmente il puro classicismo non è più accettabile. Così in questo edificio il pantheon centrale non è la stanza culminante, ma semplicemente un vuoto, uno spazio come 'non-space' che, invece di una cupola, è aperto verso il cielo. La pianta è disposta assialmente pur essendo costantemente interrotta. "Ambienti parziali ben formulati si collegano con la pianta libera. La via pedonale pubblica curva da un lato dell'asse centrale all'altro. La monumentalità casuale viene così attutita da una infor-

scala 1:1000

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Esempi di edifici

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Neue Staatsgalerie, Stoccarda, Germania

Copertura praticabile • Copertura non ventilata • Manto impermeabile bituminoso

Esempi di edifici

malità attentamente studiata. L'ambivalenza del 'fronte' corrisponde all'ambiguità del boulevard. Invece di una facciata, il fronte arretra e presenta una serie completa di ostacoli al movimento dell'osservatore, che entra all'interno dell'edificio, lo attraversa in un senso o in un altro. Alcuni degli elementi che contribuiscono a questa 'informalità monumentale' sono l'accostamento di pareti in pietra naturale e strutture metalliche verniciate in modo vivace - come le pensiline d'ingresso, i parapetti in tubi spessi, la vetrata a forma di S verso il salone d'ingresso, il padiglione per i taxi, il diffusore delle prese d'aria ecc. Questi elementi colorati si contrappongono al possibile aspetto di monumentale cava di pietra". La struttura Il complesso dell'edificio, che racchiude teatro da camera, scuola superiore di musica e galleria statale, è realizzato in cemento armato pieno e suddiviso con un solo giunto di dilatazione. Il museo, lungo 102 e largo 90 m, non ha alcun giunto. Come rivestimento della parete esterna vengono impiegate lastre in pietra naturale. Lo spazio intermedio viene isolato con pannelli di fibra minerale e ventilato. Tutte le coperture orizzontali sono del tipo non ventilato, con manto impermeabile sopra l'isolamento termico. Sopra vi sono vari sopralzi come terrazze praticabili, lucernario continuo e inerbimento intensivo. Lo smaltimento delle acque avviene verso l'interno. Le coperture sopra l'edificio della galleria La parte resistente sopra la galleria è composta da capriate a traliccio in acciaio zincato e parallele di altezza 2-3 m e luce di 16 m. Le capriate sostengono un lucernario sollevato, a spioventi con inclinazione di 15°. Verso il basso è appesa una griglia di copertura contro la polvere in vetro isolante a tre strati con ulteriore funzione di protezione dai raggi UV e diffusione della luce, che deve allo stesso tempo proteggere dal calore e impedire che si abbiano oscillazioni insostenibili della temperatura nella galleria.

01 02 09 10 12 16 20 24 25 27 31 32 43 49 52

57

Acciaio Aliuminio Cemento armato Calcestruzzo leggero Legno Lamiera di rame Lamiera grecata Rivestimento in legno Arenaria Rivestimento in granito Malta, massetto delle pendenze Intonaco Fibre minerali Lastra in materiale leggero in lana e legno Lana di vetro, impregnata in bitume iavorato a caldo Espanso rigido di polistirolo estruso

62 Primer bituminoso della soletta 63 Manto impermeabile bituminoso 64 Guaina plasto-bituminosa saldata 67 Guaina con armatura metallica 80 Lastra drenante 81 Strato di separazione, velo filtrante, strato di compensazione 82 Letto di ghiaia 83 Terriccio 84 Manto antiradice 89 Piante 93 Ganci

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Esempi di edifici

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Neue Staatsgalerie, Stoccarda, Germania

Esempi di edifici

Copertura praticabile • Copertura non ventilata • Manto impermeabile bituminoso

La temperatura dell'aria ambiente viene mantenuta con un impianto di condizionamento tra + 35 °C in estate (limite superiore) e +15 °C in inverno (limite inferiore). Le lastre di vetro del lucernario sono scelte in base alle esigenze di luminosità, alla protezione dal calore e alla sicurezza. I vetri isolanti sono composti da due lastre precompresse con tessuto interno in fibra di vetro, per la diffusione della luce. Come parte resistente sotto le campate laterali orizzontali si ha una struttura in calcestruzzo leggero e lamiera grecata. Sopra uno strato separatore segue il manto impermeabile in doppio strato con guaina plasto-bituminosa. Sotto la ghiaia spessa 7 mm si trova una guaina in velo di vetro come strato protettivo. Le coperture a terrazzo praticabili

Sopra la piastra portante in cemento armato si trova l'isolamento termico resistente alla compressione in lana di vetro, su cui poggia un massetto delle pendenze in calcestruzzo leggero. Un massetto delle pendenze spesso 6 cm e armato serve per compensare la pressione. Il manto impermeabile è composto da un doppio strato di guaina plasto-bituminosa. Sopra uno strato separatore e un ulteriore massetto delle pendenze seguono lastre di pietra naturale allettate nello strato di ghiaia. Nelle zone marginali, intensivamente inerbite, si ha la stessa struttura fino al manto impermeabile; sopra si trovano manto antiradice, pannelli di drenaggio e un filtro protettivo.

01 02 09 10 12 16 20 24 25 27 31 32 43 49 52

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Acciaio Alluminio Cemento armato Calcestruzzo leggero Legno Lamiera di rame Lamiera grecata Rivestimento in legno Arenaria Rivestimento in granito Malta, massetto delle pendenze Intonaco Fibre minerali Lastra in materiale leggero in lana e legno Lana di vetro impregnata in bitume lavorato a caldo Espanso rigido di polistirolo estruso

62 Primer bituminoso della soletta 63 Manto impermeabile bituminato 65 Guaina plasto-bituminosa saldata 67 Guaina con armatura metallica 80 Lastra drenante 81 Strato di separazione, velo filtrante, strato di compensazione 82 Letto di ghiaia 83 Terriccio 84 Manto antiradice 89 Piante 93 Ganci

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Esempi di edifici

Scuola, Eichstätt, Germania

Edificio principale, ginnasio con mensa, palestra, piscina e abitazioni 1977 Architetto E. Schunck, Monaco Collaboratori J. Homeier, D. Ulrich Consulenza sui colori R.A. Grübl, Ebenhausen Architetto del paesaggio G. Teutsch, Monaco

01 Acciaio 09 Cemento armato 12 Legno compensato industriale, incollato resistente al fuoco 15 Acciaio legato 20 Rivestimento in lamiera 27 Pavimentazione 31 Massetto delle pendenze 35 Vetro isolante 40 Copertura in materiale espanso 47 Pannello di fibrocemento 50 Pannello drenante in polistirolo 56 Plastica espansa a celle aperte 57 Plastica espansa a celle chiuse 63 Guaina bituminosa 67 Guaina bituminosa con armatura metallica 82 Ghiaia 84 Manto antiradice 85 Substrato 88 Letto di sabbia

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Scuola, Eichstàtt, Germania

Esempi dì edifici

Tetto-giardino • Copertura non ventilata • Manto impermeabile bituminoso

Il progetto

È difficile trovare un giardino pensile che abbia maggiori giustificazioni e più senso che in questo centro scolastico alle porte di Eichstätt. Con una disgregazione del grande volume edilizio in edifici a due piani, con la gradonatura in altezza e profondità e con un intimo intreccio di questo ampio complesso edilizio con lo spazio verde circostante, lo sguardo e i riferimenti spaziali con la città vecchia e il bel paesaggio verde del vecchio mulino restano chiari e corretti. Un bell'edificio scolastico, il cui aspetto caratteristico è dato soprattutto dalla struttura ridotta dei suoi volumi e dalle ben configurate superfici delle sue coperture. A ragione si può parlare di un "paesaggio sul tetto" che, in questo esempio, trova stimolo e giustificazione come "quinta facciata" dalla topografia mossa e dalla particolare situazione paesistica. La struttura

La parte resistente è uno scheletro in cemento armato, alla cui base si trova una griglia di sostegno di 8,40 x 8,40 m; essa è composta da elementi prefabbricati; gli elementi di copertura sono lastre a k. Gli elementi prefabbricati in calcestruzzo a forma di vasca che si trovano sui sostegni esterni sono parte della copertura; essi fungono da dispensatori di ombra, da protezione contro gli agenti atmosferici e balconi per la manutenzione. La struttura della copertura non ventilata prevede, sopra la piastra di calcestruzzo, la barriera al vapore su uno strato di primer; essa viene sollevata sull'attico o il sopraizo del piano successivo adiacente. L'isolamento termico che segue avvolge tutti i lati dell'attico e il sopralzo nella sua zona fredda. Il manto impermeabile (e strato di scorrimento dell'acqua) viene condotto fino agli elementi di ampliamento adiacenti, fin sotto la lamiera dell'attico e le vetrate orizzontali e verticali e fissato con grappe. In considerazione del giardino pensile intensivo esso è fissato da un massetto delle pendenze di protezione sotto i contenitori delle piante, i pannelli di rivestimento e le superfici vegetali. Nelle sue zone verticali viene protetto dagli influssi climatici da lastre in fibrocemento ventilate posteriormente. Il rivestimento della terrazza è allettato nel pietrisco. Le superfici a verde tra i vasi di piante e la facciata successiva hanno uno strato drenante di circa 8 cm in ardesia espansa, sopra il quale si trovano un filtro da 230 g/m2 e infine il substrato vegetativo di circa 18 cm. Le correlazioni di smaltimento delle acque si trovano all'interno dello strato drenante.

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Esempi di edifici

Museo di storia naturale, Monaco, Germania

1984 Architetti Schmidt & Partner, 0. Bertermann, G. Jockisch, R. Junge, H.-J. Schmidt-Schicketanz, Ch. Schneider-Marfels, Monaco Collaboratori E. Schuller, D. Brix Consulenti per le strutture V. Schmitt e D. Stumpf, Monaco

02 Alluminio 08 Strato protettivo in calcestruzzo 09 Cemento armato 12 Legno 20 Zinco titanio 23 Paniforte 24 Rivestimento 31 Massetto delle pendenze 34 Primer in bitume lavorato a caldo 35 Vetro isolante 47 Pannello di protezione 52 Lana di vetro 54 Profilo in gomma spugnosa 56 Espanso rigido in polistirolo a celle aperte 61 Massa isolante 63 Guaina bituminosa 64 Manto impermeabile a triplo strato 65 Foglio separatore a doppio strato 68 Strisce di lamiera di rame 82 Ghiaia 84 Manto antiradice 85 Inerbimento estensivo 88 e 81 Strato filtrante in sabbia e velo

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Museo di storia naturale, Monaco, Germania

Copertura inerbita * Copertura non ventilata • Manto impermeabile bituminoso

Esempi di edifici

Il progetto È insolito affondare nel terreno un edificio importante per il suo impiego e con un volume considerevole, di circa 55.000 m 3 . Qual è in questo caso la sua espressione architettonica, quale l'atteso contributo urbanistico? Una convincente spiegazione si basa su due motivi: la parte maggiore dell'edificio contiene magazzini, con particolari requisiti climatici in relazione agii oggetti della collezione (quasi tutte le specie animali, ossa del cranio e degli arti, pelli, pellicce, corni e molto altro): ossia temperatura e umidità dell'aria costanti e nessuna illuminazione naturale. Luce naturale e un rapporto diretto con l'esterno sono previsti solo per il 20% della superficie totale, per le stanze di lavoro degli zoologi e per quelle dell'amministrazione e il laboratorio scientifico. È evidente il vantaggio economico di proteggere le grandi raccolte abbassando l'edifico nel terreno e di climatizzarlo in maniera uniforme con un minimo dispendio di energia. L'altro motivo è di natura urbanistica: il lotto si trova in un tradizionale quartiere residenziale di abitazioni unifamiliari; vi sono molte superfici a verde e una zona residenziale di pregio. Un edificio di queste dimensioni, posto sopra il terreno, avrebbe disturbato sensibilmente il carattere e il contesto dimensionale di un simile ambiente. Così, risulta ancora più interessante l'approccio scelto, con il quale si cerca di fornire una risposta adeguata a un difficile spazio urbano esistente: in questo senso, la copertura adempie a un importante compito funzionale e a un essenziale compito estetico. I suoi elementi morfologici sono di tipo naturale paesistico e tecnico-architettonico e si esprimono con le semplici forme geometriche del cerchio, del triangolo, della sfera e del cilindro. Le sue forme, la composizione di contrasti e insiemi, nei quali si trovano i materiali, elevano questo tetto a un livello qualitativo che determina l'aspetto dell'edificio: la copertura nel senso più ampio si fa messaggero e comunicatore dell'espressione architettonica. Se si pensa alla funzione e al contenuto di questo edificio si ha una spiegazione quasi simbolica di questo progetto architettonico. La struttura La distribuzione dei carichi avviene mediante solette in cemento armato, pareti in cemento armato e colonne. L'edificio poggia su una piastra compattata contro il terreno. Le solette di copertura rivestite di terra si trovano in parte in pendenza, in parte portano un massetto delle pendenze con spessori di 30-250 mm. La pendenza è di regola visibile sul bordo esterno dell'edificio. Sopra il primer si trova un isolamento in lana di vetro spesso 100 mm, che funge da isolamento termico e barriera al vapore. Tavole di legno dì dimensioni 160 x 95 mm e ancorate alla soletta di calcestruzzo devono servire a fissare ulteriormente la barriera contro l'umidità. Il manto impermeabile contro l'umidità è composto da tre teli plasto-bituminosi saldati, sopra i quali si trova

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Esempi di edifici

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Museo di storia naturale, Monaco, Germania

Copertura inerbita • Copertura non ventilata • Manto impermeabile bituminoso

Esempi di edifici

il manto antiradice. Segue, su due fogli di PE come strato separatore, un massetto delle pendenze in calcestruzzo spesso 80 mm e armato per proteggere la barriera e l'isolante dai danni meccanici. In questo massetto delle pendenze i giunti sono sigillati con una massa elastica nel lungo periodo e resistente alle radici. Seguono gli strati drenanti, il filtro e infine il terreno vero e proprio. Le pareti perimetrali rivestite di calcestruzzo sono dotate sui lati esterni di uno strato isolante incollato di lastre da 60 mm di lana di vetro; in questo caso uno strato protettivo contro i danni meccanici è superfluo. Gli attici, nei quali corrono le solette di copertura, sono isolati su tutti i lati; le loro lamiere di copertura sono ventilate inferiormente. Lo strato isolante è sollevato e correlato alla facciata e protetto, nella sua parte superiore minacciata, con pannelli di fibrocemento. Gli aeratori lungo le pareti perimetrali poggiano su fondamenta proprie, cosicché manto impermeabile e isolamento non vengono interrotti da parti strutturali.

02 Alluminio 08 Strato protettivo in calcestruzzo 09 Cemento armato 12 Legno 20 Zinco titanio 23 Paniforte 24 Rivestimento 31 Massetto delle pendenze 34 Primer in bitume lavorato a caldo 35 Vetro isolante 47 Pannello di protezione 52 Lana di vetro 54 Profilo in gomma spugnosa vetro inclinato

56 Espanso rigido in polistirolo a celle aperte 61 Massa isolante 63 Guaina bituminosa 64 Manto impermeabile a triplo strato 65 Foglio separatore a doppio strato 68 Strisce di lamiera di rame 82 Ghiaia 84 Manto antiradice 85 Inerbimento estensivo 88 e 81 Strato filtrante in sabbia e velo

scala 1:10

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Studio radiofonico, Graz, Austria

Esempi di edifici

Studio radiofonico, Graz, Austria

1981 Architetto G. Peichl, Vienna Consulenti per le strutture W. Ziesel, Vienna

09 15 19 20

Cemento armato Acciaio legato Neoprene Rivestimento in alluminio 21 Cartongesso 27 Pannello di pietre artificiali 31 Massetto delle pendenze in calcestruzzo 32 Intonaco 39 Pannello in fibrocemento 57 Plastica espansa, a celle chiuse 63 Guaina bituminosa, triplo strato 67 Guaina con armatura metallica 75 Tappeto fonoassorbente 81 Velo filtrante o strato di compensazione 82 Ghiaia 83 e 85 Substrato e terriccio 84 Manto antiradice 88 Sabbia 89 Cotoneaster e arbusti 93 Ganci sezione aa

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scala 1:500

Copertura a terrazza / copertura-lucernario • Copertura non ventilata • Manto impermeabile bituminoso

Esempi di edifici

Il progetto

Lo studio regionale a Graz-St. Peter appartiene a una serie di sei studi della radio austriaca costruiti negli anni settanta e ottanta sulla base dello stesso principio fondamentale. Pianta e struttura dell'edificio riflettono impiego e funzione; a un edificio centrale atre piani con salone e ingresso sono annessi le zone di produzione dell'emittente, gli studi e i camerini, disposti in cinque settori da un piano. Dalla hall si accede a un edificio a tre piani, terrazzato e di forma angolare, che ospita le funzioni amministrative, tecniche e la piattaforma oscillante dell'antenna. Le diverse forme e la struttura di queste coperture nascono in gran parte da esigenze funzionali. Una razionalità che determina composizione spaziale e funzionale e il vocabolario tecnico-strutturale del linguaggio formale comunicano in maniera determinante l'impressione generale dell'edificio. Il paesaggio delle coperture con i loro elementi strutturali contribuisce in modo importante alla qualità estetica. La struttura

Le strutture portanti dell'edificio sono composte da elementi prefabbricati in cemento armato. Tra gli elementi di delimitazione spaziale, un significato maggiore spetta alle pesanti solette di copertura in relazione ai particolari requisiti di inquinamento acustico. La struttura regolare delle solette dì copertura sopra gli studi di produzione inizia con una piastra di calcestruzzo spessa circa 20 cm che, a seconda della luce, poggia su due o quattro lati su pareti o travi portanti; segue un massetto delle pendenze; sopra si trova la barriera contro l'umidità e un manto antiradice. Come isolamento termico di questa struttura concepita come tetto rovescio si usano polistirolo espanso a celle chiuse o lana di vetro. Sopra una guaina bituminosa porosa o forata (probabilmente per garantire la necessaria permeabilità al vapore) si trova uno strato di ghiaia spesso 8 cm, il cui straordinario spessore è dovuto al necessario potere fonoassorbente. Alla protezione dal rumore serve anche il guscio aggiunto allo spazio interno, composto da materiale fonoassorbente e pannelli di cartongesso da 2 x 1,25 cm. Nelle zone del tratto amministrativo gli strati sopra le solette in cemento armato corrispondono a una copertura convenzionale non ventilata. Sopra la copertura o il massetto delle pendenze si trovano strato di compensazione e barriera al vapore. Seguono isolamento termico, barriera contro l'umidità, in caso di giardino pensile un manto antiradice, strato drenante, un filtro e lo strato vegetativo spesso circa 40 cm. I pianerottoli fra terrazze praticabili e superfici a verde sono in elementi prefabbricati in calcestruzzo su profili in neoprene. Un massetto delle pendenze armato serve alla distribuzione dei carichi e alla protezione della barriera contro l'umidità.

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Esempi di edifici

Piazza Ledenhof, Osnabrück, Germania

1977 Architetti Bofinger & Partner, Wiesbaden Collaboratori C. Machens, H. Wulff, Wiesbaden Consulenti per le strutture Kohhaas, Schaper, Bergmann, Hannover Direzione lavori K & S-Planungen Dietzenbach Architetto del paesaggio M. Bofinger, Wiesbaden

01 Angolare in acciaio su strisce impermeabili 03 Muratura di pietrame preesistente 04 Clinker 09 Calcestruzzo, armato o non armato 27 Clinker 31 Massetto delle pendenze 38 Strato capillare 40 Argilla espansa 63 Manto impermeabile bituminoso, a due strati, con funzione di manto antiradice 64 Guaina di impermeabilizzazione, uno strato 65 Guaina sintetica, due strati !1 Guaina in velo di vetro 82 Ghiaia 83 Terra compattata 85 Verde 86 Acqua

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Piazza Ledenhof, Osnabrùck, Germania

Copertura praticabile • Copertura non ventilata • Manto impermeabile bituminoso

Esempi di edifìci

Il progetto

La piazza Ledenhof è il punto di uscita meridionale di una lunga area pedonale, con il suo garage sotterraneo per seicento auto che si estende per l'intera superficie del territorio e una fermata dell'autobus. Nelle sue immediate vicinanze si trovano importanti strutture culturali e amministrative. Nella configurazione della piazza si sono voluti sottolineare gli edifici storici esistenti - castello, Ledenhof, chiesa di Santa Caterina - e inserirli in un nuovo contesto, in modo che all'interno del sistema incluso nella struttura urbana si potesse sviluppare un concetto di piazza determinato da obiettivi funzionali e formali. La configurazione della piazza deve tenere conto del significato di questa zona centrale offrendo diverse possibilità di impiego, come comunicazione, riposo, gioco, mercato e manifestazioni. Dovrebbe inoltre, essendo interamente costruita per due piani sotterranei, essere adeguata alla situazione di un garage sotterraneo, ciò significa che non si dovrebbe cercare di imitare un parco o un giardino, ma progettare una piazza costruita nella quale gli elementi naturali (verde e acqua) emergono all'interno di un contesto architettonico. I princìpi ordinatori formali, assi, angoli e linee di riferimento, sono stati tratti dalla geometria degli edifici storici circostanti. Le dimensioni della zona centrale e delle singole parti si basano sulle proporzioni del castello antistante. Pietra naturale e mattone, con effetto altrettanto naturale, determinano il carattere della piazza. Accanto a numerose panchine sparse un po' ovunque, gli elementi architettonici come gradini, bordi, vasche d'acqua, colonnine, porticati vetrati per il gioco e collinette sono concepiti in genere per permettere di sedersi e giocare. La struttura

La copertura parzialmente praticabile e inerbita sopra il garage sotterraneo è di tipo tradizionale, non ventilato. Poiché il garage non viene riscaldato e l'intera struttura della copertura è molto alta (in media circa 3 m), si è rinunciato all'isolamento termico. II manto impermeabile è composto da un doppio strato di guaine bituminose sulla soletta in cemento armato, I fogli di plastica superiori servono da strato separatore rispetto al massetto delle pendenze protettivo e di compensazione. Fino al massetto armato spesso 13 cm, la struttura è uguale sopra tutto il garage. In questo modo i manti impermeabili sono tutti allo stesso livello e si evitano correlazioni e salti che potrebbero provocare danni. La rimanente struttura è differenziata in corrispondenza della diversa configurazione di superficie, ovvero: • rivestimento a lastre; • superficie a verde; • elementi prefabbricati in calcestruzzo (vasca d'acqua, gradini di seduta ecc.). Nelle zone rivestite con lastre e in quelle a verde, sopra il massetto segue uno strato drenante in 227

Esempi dì edifici

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Piazza, Osnabrùck, Germania

Esempi di edifici

Copertura praticabile • Copertura non ventilata • Manto impermeabile bituminoso

ghiaia o argilla espansa, che è separato con una guaina in velo di vetro permeabile all'acqua dal pavimento soprastante. Le vasche d'acqua in calcestruzzo impermeabiie sono separate dal massetto di protezione con un semplice strato separatore. Lo smaltimento delle acque avviene su tre livelli a diverse altezze: • le acque superficiali (sopra il rivestimento a lastre) vengono condotte attraverso pozzetti di raccolta e gronde nei pozzi di percolazione all'esterno del garage o in un pozzo a pompa; • nello strato drenante sopra il massetto protettivo si trovano tubi drenanti, che vengono svuotati negli stessi pozzi di percolazione o a pompa; • l'acqua sopra la vera e propria impermeabilizzazione scorre direttamente nel terreno che si trova accanto al garage sotterraneo. L'intera struttura della copertura con i suoi diversi strati fa sì che sul manto impermeabile che si trova nel punto più profondo giunga poca acqua; si tratta di una struttura costosa, ma necessaria, perché un'eventuale perdita di tenuta in una copertura con una superficie così fortemente utilizzata può essere eliminata solo con una spesa elevatissima.

01 Angolare in acciaio su strisce impermeabili 03 Muratura dì pietrame preesistente 04 Clinker 09 Calcestruzzo, armato o non armato 27 Clinker 31 Massetto delle pendenze 38 Strato capillare 40 Argilla espansa 63 Manto impermeabile bituminoso, a due strati, con funzione di manto antiradice

64 Guaina di impermeabilizzazione, uno strato 65 Guaina sintetica, due strati 81 Guaina in velo di vetro 82 Ghiaia 83 Terra compattata 85 Verde 86 Acqua 88 Sabbia

scala 1:20

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Esempi di edifici

Stazione radio, Aflenz, Austria

Stazione radio, Aflenz, Austria

1979 Architetto G. Peichl, Vienna Consulente per le strutture W. Ziesel, Vienna

01 09 16 20

Griglia zincata Cemento armato Lamiera di rame Lamiera in acciaio

27 Lastra In conglomerato cementizio 31 Calcestruzzo in pendenza 40 Perlite 50 Polistirolo legato 63 Guaina bituminosa 64 Espanso rigido di polistirolo 65 Velo PP 81 Filtro 81 + 63 + 84 Guaina bituminosa per copertura e velo di vetro forato e manto impermeabile bituminoso a più strati con rinforzo in tessuto di vetro, antiradice 82 Ghiaia 83 Terriccio 85 Substrato con erba 88 Letto sabbioso 93 Gancio sezione aa

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scala 1:500

La copertura come paesaggio • Copertura non ventilata • Manto impermeabile bituminoso

Esempi di edifici

Il progetto

La stazione radio di Graßnitz-Aflenz si trova in un'area protetta. Un volume edilizio notevole, composto di sale tecniche, uffici e abitazioni per circa 15.000 m3, realizza, con il paesaggio collinoso, una simbiosi tra architettura e natura di forza espressiva simbolica. In questo caso l'aggregato tecnico e le geometrie circolari esteticamente determinanti stanno in bella giustapposizione con le silhouette, i profili e le formazioni topografiche del paesaggio. In questo contesto estetico la "copertura", al di là del suo compito tecnico, diventa ambasciatrice essenziale del concetto progettuale. Essa si pone, coperta di terra, da un lato come parte del prato, dall'altro come forma architettonica dalle caratteristiche precise. Dietro la semplicità del suo aspetto vi sono interventi strutturali complessi. La struttura

Per motivi di smaltimento delle acque le solette e le travi di lastre di calcestruzzo sono posate a una pendenza di circa 1,5%. Nella misura in cui gli elementi architettonici emergono dal pendio sul lato della valle, lo smaltimento della "copertura di terra" avviene attraverso gronde sospese, mentre sul lato della montagna la barriera contro l'umidità che corre sotto il riporto di terreno viene condotta, con le acque superficiali del pendio, in una fossa di drenaggio posta al di fuori dell'edificio e coperta. Da lì, raccolta in tubi, attraverso una parete di pali di calcestruzzo giunge nell'intercapedine, controllabile, davanti alla parete esterna sul lato della montagna e da lì nelle fosse di scarico. Si è dovuto pensare a questioni strutturali collegate come i giunti dell'edificio, i passaggi dei tubi e gli ancoraggi di drenaggio: questo sistema di smaltimento delle acque di copertura e superficiali è stato sviluppato proprio secondo le necessità funzionali e strutturali di una "copertura di terra", e della sua struttura regolare sopra la soletta portante in calcestruzzo, con barriere contro l'umidità che scaricano a valle nelle gronde, a monte nelle fosse di smaltimento. Inoltre si hanno isolamento termico a celle chiuse, ad esempio in lana di vetro, guaina di velo e un letto di sabbia per la posa asciutta delle lastre di calcestruzzo di dimensioni 50 x 50 x 5 cm. Sopra questo strato di protezione si trova dapprima uno strato drenante coperto con velo. Poi segue la copertura di humus attentamente modulata con uno spessore medio di 80 cm. Lo strato drenante che compare all'aperto lungo le gronde viene ancorato al canale di gronda attraverso una grìglia che accelera lo smaltimento e protegge, insieme al velo, la gronda dal fango. I sopralzi di aerazione e smaltimento dell'aria che perforano il prato vengono tenuti liberi dalla neve nelle loro aperture a valle con il riscaldamento della superficie di copertura antistante. In questi casi sullo strato protettivo in conglomerato cementizio è posto un ulteriore letto di sabbia con serpentine elettriche riscaldanti, che viene coperto con lastre di calcestruzzo. 231

Esempi di edifici

Ospedale, Werneck, Germania

Diagnosi e clinica psichiatrica 1991 Architetti v. Busse & Partner H.B. v. Busse, Monaco Collaboratori U. Budning, K.H. Merkel, Consulenti per le strutture F. Sailer, K. Stepan, Monaco Fisica N.V. Waubke, G. Klessinger, Monaco Architetti del paesaggio G. e A. Hansjakob, Monaco

00 01 02 04 32 57 63 64 81

82 83

Materiale colato Acciaio Alluminio Muratura in laterizio Intonaco Espanso a celle chiuse Guaina bituminosa Guaina plasto-bituminosa Strato di compensazione, velo filtrante Ghiaia Terreno

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Ospedale, Werneck, Germania

Esempi di edifici

Tetto rovescio / non ventilato • Manto impermeabile bituminoso

Il progetto

L'ampliamento della clinica psichiatrica nel parco del castello di Werneck con un edificio che dispone di centosessanta letti e strutture mediche si trova in un contesto storicamente significativo. Il nuovo complesso integra gli insignificanti edifìci degli anni sessanta e reagisce a castello e parco con un linguaggio formale che ha il segmento circolare come punto di partenza di una integrazione spaziale interna con il parco. In questo senso si riprende il principio geometrico del cerchio del giardino barocco originariamente progettato ma mai eseguito. Alla dominante compiutezza del castello realizzato ne! 1745 da Balthasar Neumann l'edificio risponde con profili aperti, altezza contenuta, più o meno limitata a due piani, e assunzione consapevole del canone preesistente di proporzioni e colori degli edifici storici. L'effetto emotivo e funzionale fondato nella qualità spaziale della clinica e nelle aspettative per il suo ambiente terapeutico in unione con il parco si riflette nella molteplice struttura a corte, in un parziale inerbimento delle facciate e della copertura con tralìcci e nelle ampie superfici ad acqua. La copertura orizzontale e le sue parti, gli attici dalle proporzioni accuratamente studiate, i passaggi alle facciate, le verande con vetrate e le vetrate inclinate sopra il salone centrale sono il risultato di queste riflessioni. La struttura

Le pareti portanti delle piante con distribuzione a nastro sono in cemento armato. Poggiano su fondazioni profonde e sorreggono le solette. Tutti gli elementi in cemento armato che confinano con l'esterno sono isolati con pannelli di fibra minerale. Mattoni forati formano gusci con intercapedine, intonacati e dotati di giunti strutturali, davanti alle pareti di cemento armato. Archetti in acciaio zincato, che fissano un traliccio dotato di tende contro la luce, penetrano questi gusci senza punti di contatto. La loro copertura superiore avviene nell'ambito del rivestimento dell'attico con lamiere in alluminio verniciate con polvere bianca, posate su linee poligonali. Il tubo dell'attico che segue la forma circolare poggia su bastoni verticali, ancorati inferiormente da controventi in alluminio condotti attraverso i giunti della lamiera. La struttura della copertura inizia sopra la soletta rustica con un massetto delle pendenze. Una guaina bituminosa con velo di vetro forato correlata per indipendenza serve da strato di separazione e compensazione. Il manto impermeabile a triplo strato G 200 DD (impermeabilizzazione anche provvisoria durante la costruzione) + G 200 S5 + PYE G 200 S5 sorregge l'isolamento spesso 12 cm in espanso de! tetto rovescio; un veio aperto alla diffusione tiene lontano il peso dei 7 cm di ghiaia dall'isolamento. Le guaine impermeabili e di protezione sollevate sono fissate con flange agli attici. Le lastre praticabili previste per possibili revisioni si trovano allettate nella sabbia correlazione giardino d'inverno e graticcio per rampicanti

scala 1:10

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Esempi di edifici

Palazzetto del ghiaccio, Olympiapark, Monaco, Germania

1983 Architetti K. Ackermann & Partner, J. Feit, P. Jaeger, R, Martin Monaco Coliaboratori R. Fischer, D. Kiermaier, M. Zoll Consulenti per ie strutture J. Schaich & Partner, Stoccarda Collaboratore J. Seidel Progettazione paesistica G. Grzimek Architetto del paesaggio R Kluska, Monaco

00 Nodo 01 Tubolare di acciaio

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Palazzetto del ghiaccio, Olympiapark, Monaco, Germania

Copertura-lucernario • Manto impermeabile tessile

Esempi di edifici

Il progetto

Le elevatissime qualità estetiche del palazzo del ghiaccio nell'Olympiapark di Monaco rappresentano uno splendido esempio di architettura che permette di comunicare le proprie ispirazioni e della sua capacità di esprimere in forma artistica la dinamica, la bellezza e l'eleganza dell'evento sportivo. Qui si vede chiaramente che non può esistere un confine netto tra copertura orizzontale e copertura piano-inclinata. Requisiti di impiego più moderni, innovazione tecnica e necessità estetiche conducono spesso alla combinazione di diversi tipi e sistemi di copertura nello stesso edificio. Il loro dominio formale e tecnico diventa così particolarmente interessante. Una copertura grande e ampiamente traslucida si estende su una superficie di circa 4500 m2 e permette di utilizzare il palazzetto tutto l'anno, indipendentemente dal clima, per gli sport sul ghiaccio. La ventilazione avviene termicamente, senza impianti. Dal punto di vista urbanistico, l'impianto è un fortunato esempio di integrazione di paesaggio e architettura. E nel maestoso spazio interno inondato di luce, tecnica e forma della leggera struttura portante orizzontale e dell'ampia campata rispecchiano la grazia, la leggerezza e la dinamicità del pattinaggio sul ghiaccio. Lo stimolo estetico che nasce da questa copertura fluttuante, quasi senza peso, fa dimenticare le dimensioni della superficie coperta senza ritti intermedi e rende evidente la grandiosità della soluzione strutturale. La struttura

La copertura di questo palazzo del ghiaccio è una volta a ordito di cavi stabilizzata mediante pre-trazione. Su una pianta il cui profilo segue all'incirca quello di un'ellisse di 87 m di lunghezza e 64 m di larghezza, le superfici della copertura sono appese simmetricamente in 13 punti a un arcone centrale a traliccio con luce di 97,42 m e freccia di 16,60. Si tratta di reti di cavi da orditi di cavi incrociati, tese tra i due cavi principali superiori con 0 60 mm da un lato, e il cavo di bordo a forma di ghirlanda con 0 60 mm dall'altro lato. Le forze di tensione del cavo di bordo vengono scaricate da puntoni tubolari nella fondazione ad anello e nelle singole fondazioni dei tiranti di ancoraggio. I due orditi di cavi sono incurvati in senso contrario; ogni ordito è formato da cavi doppi a distanza di 75 cm. Il cavo doppio è composto da due trefoli con 0 11,5 mm, a distanza di 3,2 cm l'uno dall'altro. Nei loro punti di unione sono correlati con grappe di alluminio pressate, avvitate tra di loro. Su questi nodi è disposto un grigliato di assi spesse 6/6 e 6/4 cm con una larghezza di maglia di 75/75 cm; la larghezza di maglia diminuisce, per via dei maggiori carichi (accumulo di neve), nella zona orizzontale di gronda a 18,75 x 75 cm.

sezione longitudinale

scala 1:1000

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Esempi di edifici

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Palazzetto del ghiaccio, Olympiapark, Monaco, Germania

Copertura-lucernario • Manto impermeabile tessile

Esempi di edifici

Posa e fissaggio delle assi sui nodi con viti prigioniere, viti e piastrine di giunzione sono eseguiti in modo da poter assorbire senza compressioni i movimenti della copertura. Sopra la struttura inferiore in legno viene teso un tessuto di poliestere rivestito con PVC e permeabile alla luce. Oltre alla protezione dalle intemperie e alla impermeabilizzazione, questo involucro non ha alcun'altra funzione, in particolare fisica. Il suo fissaggio avviene sulle assi con lastre BST. Sullo spigolo del colmo il manto di copertura è sollevato su un'asse e fissato con un profilo a graffa. Lo stesso avviene per l'ancoraggio sull'asse di gronda. L'acqua piovana scorre sul manto di copertura teso sopra l'assito di gronda e viene assorbita da un letto di ghiaia collegato al sistema di smaltimento delle acque su entrambi i lati della parete circolare. Entrambi i cavi principali formano dodici aperture ovali, coperte con lastre di policarbonato trasparente. La struttura inferiore è composta da un telaio di profili irrigidito, che poggia con distanziatori regolabili sui cavi portanti; in questo modo si garantisce la fuoriuscita dell'aria. Il fissaggio e l'impermeabilizzazione di queste lastre di plastica sui telai avvengono con nastri impermeabili in neoprene e profili a graffe.

00 Nodo 01 Tubolare di acciaio

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Esempi di edifici

Università, Norwich, Gran Bretagna

Sainsbury Center per le arti visive 1978 Architetti N. Foster & Associates, Londra Consulenti per le strutture A. Hunt Associates Architetto del paesaggio L. Roper

01 02 14 35 56 61 95

Acciaio Alluminio Profilo in neoprene Vetro laminato Nucleo in espanso Sigillatura Vite

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Università, Norwich, Gran Bretagna

Copertura-lucernario • Copertura non ventilata • Manto impermeabile in metallo

Esempi di edifici

Il progetto Il Sainsbury Center per l'arte fa parte dell'Università dell'East Anglia, costruita secondo il progetto di Denys Lasdon alla metà degli anni sessanta come un campus. L'edificio sorto negli anni 1974-78 - il Centre for Visual Arts - unisce la scuola d'arte dell'università con le collezioni della fondazione Sainsbury. Il progetto risponde all'esigenza di un edificio le cui innovative qualità tecniche ed estetiche si integrano in un dialogo ricco di tensione, che stimola la contrapposizione estetica rispetto all'ambiente circostante urbano e paesistico. Il suo aspetto comunica in questo contesto indipendenza e incorruttibilità; in esso riconosciamo quelle qualità spirituali nelle quali hanno origine le arti che questo edificio ospita. La pianta è lineare: un passaggio coperto e sollevato unisce gli edifici dell'università con il centro d'arte e porta alla sua galleria orientale. L'ingresso alla scuola d'arte avviene allo stesso livello nella zona occidentale. Secondo il principio spaziale della "casa nella casa", questa parte è inserita con tutte le sale a essa assegnate in modo strutturalmente indipendente nell'alto spazio principale. La sua soletta di copertura superiore viene utilizzata per esposizioni temporanee. Il ristorante forma la chiusura occidentale. Una caratteristica spaziale e tecnica dell'edificio sono le sue pareti longitudinali. Con la profondità della parte resistente verticale - e questo vale anche per la copertura - nasce una zona ampia circa 2,40 m, che viene limitata verso lo spazio interno con lamelle e verso l'esterno con una parete di pannelli isolante e impermeabile. Questa zona ha un uso molteplice: nelle aree inferiori si trovano stanze di servizio come toilette, cucine e magazzino; sopra sono disposti gli impianti tecnici dell'edificio; nella zona della copertura infine vi sono i passaggi di controllo per l'illuminazione delle aree espositive. Solitamente le funzioni di protezione di parete e copertura vengono considerate e risolte in modo differenziato. Qui abbiamo un edificio nel quale le condizioni si equiparano e parete e copertura come elementi di chiusura dello spazio possono essere conseguentemente sviluppati con struttura uguale. La struttura La struttura della parte resistente è composta da reticoli di tubolari d'acciaio: con una distanza assiale di 3,60 m si trovano 37 travi di copertura saldate, che coprono senza ritti intermedi uno spazio con una lunghezza di 135 m e una larghezza di 34,40 m. Queste travi sono larghe 1,80 m nella zona della corrente superiore e hanno un'altezza di 2,50 m. Esse poggiano su "torri" dalle dimensioni simili e di struttura equiparabile, tese su fondazioni a nastro larghe 3,00 m, che agiscono come parte di una soletta di fondamento impermeabile ancorata contro la spinta verticale verso l'alto. Come travi a sbalzo verticali sollecitate, le "torri" assor bono i carichi dalla parte resistente della coper

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Esempi di edifici

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Università, Norwich, Gran Bretagna

Copertura-lucernario • Copertura non ventilata • Manto impermeabile in metallo

Esempi di edifici

tura, dove i loro appoggi di ribaltamento e scivolamento compensano deformazioni e dilatazioni. L'irrigidimento di questo sistema portante avviene attraverso diagonali nelle campate finali della parte resistente della copertura e su entrambi i lati dei due giunti di dilatazione. La parte più interessante di questo edificio è il suo guscio di delimitazione spaziale. Apertura, maestosità e trasparenza del suo concetto spaziale sembrano essere determinate soprattutto dalla flessibilità e dall'aspetto di membrana delle sue pareti e superfici di copertura. La visione precoce di Mies di un "modo di costruire in pelle e ossa" industriale trova qui un notevole esempio. Copertura e pareti sono tamponate con pannelli. Cinque varianti vengono utilizzate, ovvero il tipo piano come pannello di vetro, tamponato e dotato di lamelle di ventilazione, e il tipo arrotondato che collega copertura e parete, chiuso e di vetro. I pannelli possono essere sostituiti molto rapidamente svitando le viti. Il pannello chiuso è un sandwich, al cui interno si trovano 100 m di resina fenolica espansa come isolante tra la lastra di alluminio esterna ondulata e quella interna, piana. Attraverso le correlazioni a vite con la struttura sottostante, i singoli pannelli sono pressati su tutti i lati contro profiii di neoprene. Questi assumono allo stesso tempo la funzione di piccole linee di gronda, attraverso le quali viene smaltita (nelle gronde di facciata allo stesso livello) l'acqua piovana nella zona delie superfici di copertura leggermente inclinate verso l'esterno o delle pareti. Nella zona dei cappi metallici i profili di neoprene formano ponti termici, cosa che appare sopportabile in considerazione della situazione climatica. Vi sono comunque stati danni ai pannelli: il manto impermeabile in resina fenolica si è distrutto; il processo chimico che ne è seguito ha portato alla corrosione della lamiera dei pannelli. Nel frattempo buona parte dell'involucro dell'edificio è stata sostituita. I nuovi pannelli rivestiti di plastica sono una struttura alveolare in alluminio con isolamento interno in lana di roccia. Allo stesso modo si sono inseriti pannelli di vetro con doppio vetro colorato con filtro UV. La struttura elementare dell'involucro ha notevolmente facilitato il risanamento necessario.

01 02 14 35 elemento conduttore del sistema di smaltimento delle acque

Acciaio Alluminio Profilo in neoprene Vetro laminato

56 Nucleo in espanso 61 Sigillatura 95 Vite

scala 1:50

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Esempi di edifici

Sistema Patera, Londra, Gran Bretagna

West India Docks 1984 Architetti M. Hopkins Architects M. Hopkins, J. Pringle, R Romaniuk, D. Allsop, Ch. Wiìiiamson, Londra Consulenti per le strutture A. Hunt Associates T. Hunt, M. Whitby, J. Symons Sviluppo Patera Products Limited Impianti Dale and Goldfinger

01 20 35 57 69

Profilo in acciaio Lamiera profilata Vetro isolante Nucleo isolante Profilo impermeabilizzante senza giunture 93 Ganci di serraggio

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Sistema Patera, Londra, Gran Bretagna

Copertura non ventilata • Manto impermeabile bituminoso

Esempi di edifici

Il progetto L'architettura come prodotto industriale: con questa idea Michael Hopkins ha sviluppato un tipo di padiglione da utilizzare per scopi molteplici. cui elementi portanti e di finitura sono esclusivamente prodotti industriali. Questa idea del costruire si collega al precoce esempio di Buckminster Fulier, la cui Wichita House era stata prodotta in collaborazione con l'industria aeronautica. Norme e indicazioni dei metodi produttivi industriali sono i parametri che determinano un processo di pianificazione ottimale. Parete e copertura, in quanto involucro dell'edificio, restano soggette in questo caso alle stesse condizioni costruttive relative alla parte resistente e alla dotazione tecnica dell'edificio. La giunzione delle parti viene ridotta, grazie ai pochi dettagli sviluppati con attenzione, a un montaggio rapido e non problematico. Le dimensioni dell'edificio ammontano nella luce a 12,00 m di larghezza, 18,03 m di lunghezza e 3,85 m di altezza. Il peso totale di tutti gli elementi costruttivi ammonta a soli 111 kg/m 2 di superficie. Il padiglione, con l'ausilio di un carrello elevatore, può essere montato in soli 10 giorni; in fabbrica si producono due padiglioni al mese. Entrambi i prototipi si trovano ai West India Docks di Londra; sono stati costruiti in occasione di un'esposizione di architettura. La struttura Alla base della pianta si trova un modulo di 1,20 x 3,60 m. Quattro grigliati in tubolare di acciaio sono inseriti in una cornice portante. Di essa due reticoli rappresentano gli elementi verticali del telaio, altri due sono inseriti in un telaio con asta di trazione nella zona della corrente superiore. In caso di sollecitazione verticale questo giunto che si trova al centro agisce da articolazione e la parte resistente da telaio a tre arti; in caso di sollecitazione prevalentemente contrapposta a seguito del vento, si ha l'effetto di un telaio doppio. La corrente inferiore orizzontale viene spesso sollecitata alla pressione, che si trasferisce agli elementi della copertura, ì quali vengono irrigiditi. Gli elementi di copertura e parete sono uguali per dimensioni (1,20 x 3,60 m) e struttura; il pannello a sandwich spesso 15 cm è composto di lamiere di acciaio formate e verniciate, tra le quali è inserito isolamento con lana minerale. Due strisce piane larghe 30 cm che si caratterizzano in superficie servono al trasporto dei mezzi, I pannelli sono appesi a una struttura inferiore, che è correlata rigidamente a vite con la corrente inferiore della struttura portante esterna. I movimenti e le deformazioni tra ordito e impalcato vengono assorbiti nel manto impermeabile sintetico ed elastico tra questa struttura inferiore e il pannello. Ponti termici nella zona della struttura sottostante vengono evitati con profili isolati e graffati.

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Esempì di edifici

Fabbrica di burro, Seinäjoki, Finlandia

1979 Architetti Reparto edile Valio M.K. Mäkinen, A. Katajamäki, Helsinki, Finlandia Consulenti per le strutture A. Ja Terhi, Helsinki

01 Acciaio, inossidabile, lamiera di acciaio, lamiera grecata 12 Legno, materiale ligneo 14 Profilo plastico 20 Rivestimento di lamiera 21 Lastre di cartongesso 35 Vetro 56 Espanso rigido di polistirolo 63 Guaina bituminosa a triplo strato 66 Barriera al vapore in guaina sintetica > 100.000 69 Isolamento di gomma 81 Velo di vetro 82 Ghiaia 93 Ganci

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Fabbrica di burro, Seinàjoki, Finlandia

Copertura non ventilata • Manto impermeabile bituminoso

Esempi di edifici

Il progetto Questo esemplare edificio industriale amplia un grande impianto lattiero-caseario nella zona industriale di Maikkula, vicino a Oulu. La produzione avviene in un capannone di produzione di grandi volumi, a due piani e senza ritti intermedi, il cui clima ambientale è soggetto a determinati requisiti. La minimizzazione dello spazio interno ad alto consumo di energia porta di conseguenza a una parte resistente esterna. Essa è composta da quattro telai reticolari tesi in acciaio, ai quali è appesa la soletta di copertura. Ciò richiede una manutenzione più elevata della parte resistente, perché viene a mancare la funzione protettiva della copertura, ma prevalgono in questo caso i vantaggi, che giustificano la spesa strutturale: • Con l'allungamento della soletta di copertura che delimita lo spazio sotto la parte resistente analogamente per la parete esterna non portante - il volume dell'ambiente resta limitato alla misura funzionalmente necessaria; • ciò porta a una riduzione dei costi aziendali di riscaldamento, raffreddamento e climatizzazione; • la struttura esterna in acciaio non ha bisogno di ulteriori misure antincendio; • si può ottimizzare l'altezza delle travi in relazione alla maggiore luce di 32,50 m; • esteticamente la parte resistente esterna determina articolazione, misura e requisiti architettonici dell'aspetto di questo grande edificio collocato al centro di un paesaggio boschivo. La struttura La griglia strutturale è un quadrato con lato di 6,60 m. Le travi reticolari spaziali a maglia triangolare che corrono nella direzione longitudinale dell'edificio si trovano a distanze di 6,50 m; a esse sono appese ogni 3,25 m le travi secondarie al 100/200; esse portano la leggera soletta di copertura, composta da lamiere trapezoidali. La sospensione è realizzata a mezzo di tubi di acciaio di 0 76 mm, pareti di spessore 4 mm, saldate con la corrente inferiore della trave reticolare. Il ioro collegamento con le travi secondarie avviene nella direzione longitudinale dell'edificio, ovvero in modo snodato con lastre di acciaio e collegamento a vite. La correlazione del tubo al manto impermeabile della copertura è stabilita con un profilo di neoprene incollato e un anello di tenuta con graffa. Il manto impermeabile viene protetto da un cono di acciaio inossidabile, spessore di parete 2,5 mm; viene correlato per indipendenza su! manto impermeabile della copertura e la ghiaia copre i suoi aggetti smussati. Sopra questo cono in lamiera di acciaio se ne trova un altro, fissato al tubolare di sospensione. In questo modo i movimenti delle strutture a seguito delle oscillazioni di temperatura non danneggiano tenute e barriere. La struttura scelta consente di evitare abbassamenti non voluti di questa copertura, relativamente morbida, che in caso di altre strutture portanti possono portare a disturbi dello smaltimento delle acque. 245

Esempi di edifici

Tipografia, Monaco, Germania

Padiglione delle rotative, magazzino delia carta, spedizione 1984 Architetti Studio architettonico P.C. von Seidlein, H. Fischer, C. Winkler, E. Effinger, Monaco Collaboratori alla progettazione E. Cete, M. Cintosun, H. Erdmann, R. Hascher, A. Heinlin, H.J. Schrade, G. Seidel Collaboratori Supervisione H. Heinricher, E. Klotz, E Modes, T. Wagner, H. Wollner Progettazione generale Drees & Sommer Studio ingegneristico Direzione dei lavori H. Duffner, Monaco Consulenti per le strutture Seeberger & Friedl, Monaco

01 Profilo in acciaio, lamiera d'acciaio, zincata o acciaio V 4 A 02 Profilo in alluminio, lamiera d'alluminio 14 Profilo in plastica 20 Rivestimento di lamiera 26 Piastrelle 29 Guaina sintetica, resistente ai raggi UV 31 Malta 35 Vetro 43 Isolamento con fibra minerale 57 Espanso rigido di PU 61 Massa impermeabile 65 Guaina di PVC, guaina sintetica < 50.000 66 Guaina sintetica > 100.000 69 Manto impermeabile in gomma 75 Tappeto fonoassorbente in fibra minerale 82 Ghiaia 95 Vite, acciaio V 4 A

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Tipografia, Monaco, Germania

Esempi di edifici

Copertura-lucernario • Copertura non ventilata • Manto impermeabile sintetico

Il progetto

In ultima analisi uno sforzo estetico può consistere esclusivamente nel dare valore alla ragione e alla logica - che stanno alla base delle costruzioni tecniche come l'obiettivo principale della tecnica, ovvero raggiungere la maggiore utilità con la minor spesa - anche quando è in gioco l'estetica di un edificio. Nella maggior parte dei casi questo non vuol dire altro che rendere visibili logica e ordine. Riferito alla tipografia di Steinhausen, il progetto può essere spiegato con le seguenti riflessioni, • Il significato dell'edificio non sta solo nell'avvolgere le funzioni subordinate, ma nel rendere riconoscibile funzione e struttura attraverso la propria forma e il carattere dell'involucro. • Poiché le considerazioni economiche rendono necessario ridurre il guscio e poiché la rampa di carico sui due lati longitudinali impone una rigida linearità prospettica, la monotonia delle facciate viene combattuta con una chiara rappresentazione dei rapporti strutturali. • L'articolazione orizzontale delle facciate sottolinea l'aspetto di magazzino dell'edificio, che viene interrotto solo attraverso le torri delle scale, visibili anche da grandi distanze. • La limitazione a pochi materiali sull'esterno dell'edificio - vetro e aliuminio nella zona forniture, calcestruzzo nello zoccolo e nelle rampe disposte a nord - aiuta a conservare l'unità dell'aspetto. • L'impiego differenziato dell'alluminio - come lamiera, come lamella, come profilato estruso sottolinea i diversi obiettivi per i quali è stato utilizzato in facciata. • La smussatura finestrata del bordo della copertura sui lati longitudinali rende visibile la distanza tra involucro e struttura portante e rende quindi evidente il rapporto oggettivo, cioè il fatto che l'involucro sia appeso anteriormente alla struttura portante. Questa smussatura corrisponde anche al passaggio dalla copertura alla zona finestrata obliqua fra le torri. La struttura

L'edificio mostra due diverse strutture portanti. Il magazzino della carta, lungo 180 m, profondo 16 m e alto tre piani è composto da elementi prefabbricati in calcestruzzo, materiale ignifugo scelto in considerazione del pericolo d'incendio del materiale in magazzino e dell'esistenza di più piani. Di fronte e sopra questa parte del complesso si trova una struttura in acciaio. Con un traliccio di travi alte 2,25 m, essa copre due grandi settori: il salone delle rotative adiacente al magazzino della carta, incluso il ponte degli impianti disposto sulla struttura in calcestruzzo, e il salone per la successiva lavorazione. Nonostante la differenza delle luci, altezza e profili delle due travi sono identici, dato che la più corta accanto al carico della copertura deve portare anche una via di corsa per la gru che attraversa la rotativa per la sua intera lunghezza. In lunghezza entrambe le strutture sono determinate da un reticolo con interasse di 11,25 m. e catene di 0,25 m. Tra i padiglioni, distanti 7,50 m, 247

Esempi di edifici

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Tipografia, Monaco, Germania

Esempi di edifici

Copertura-lucernario • Copertura non ventilata • Manto impermeabile sintetico

si trovano le torri delle scale in calcestruzzo gettato in opera a cui sono fissate, mediante due piani orizzontali di irrigidimento in direzione longitudinale, le strutture di acciaio, mentre un campo irrigidito in alternanza binaria dalle aste diagonali è fissato sulla copertura per l'assorbimento delle forze orizzontali. Anche ì tralicci di acciaio delle pareti del cornicione servono per l'irrigidimento trasversale. Sulla corrente superiore dell'ordito della copertura si trovano arcarecci a distanze di 3,75 m, sui quali poggiano lamiere grecate in acciaio zincato. Le strutture in acciaio sono rese ignifughe con primer isolante. Le lamiere grecate in acciaio sono fissate con perni agli assi delle nervature delle travi secondarie. Sono zincate e verniciate sul lato della stanza. Per motivi di acustica interna le loro nervature sono forate e alle spalle si ha un tappeto di fibra minerale di 20-30 mm rivestito con protezione contro la pioggia. Una lamiera di acciaio zincato soprastante e piana porta l'ulteriore struttura della copertura, il che presenta numerosi vantaggi. Durante la posa non è possibile calpestare la barriera al vapore (in questo caso una guaina monostrato di PE), che diventa così una chiusura praticabile e antipioggia durante la costruzione, alla quale i grandi progetti edilizi spesso non possono rinunciare. Sopra la barriera al vapore è previsto un isolamento con due tappeti di fibre minerali sfalsati tra di loro. Il manto impermeabile di copertura è composto da un foglio di PVC spesso 1,5 mm; esso, come isolamento e barriera al vapore, è sollevato sugli attici e sulle correlazioni delle vetrate del lucernario sopra una lamiera in acciaio zincato, e coperta con un secondo foglio di protezione contro i raggi UV, fissata con una grappa sul colmo e lì ancorata con una lamiera superiore. La chiusura è formata da ghiaia. Le solette di copertura in linea di principio piane sopra i saloni di differente altezza e larghezza sono suddivise in superfici parziali in relazione alla struttura portante e a seguito dell'interasse uguale nella direzione longitudinale dei saloni. Lo smaltimento dell'acqua su queste superfici parziali avviene a mezzo di una conduttura di raccolta correlata in più punti, che corre al centro tra le travi principali dall'ampia luce e incrocia le travi secondarie al centro della campata. Poiché

01 Profilo in acciaio, lamiera d'acciaio, zincata o acciaio V 4 A 02 Profilo in alluminio, lamiera d'alluminio 14 Profilo in plastica 20 Rivestimento di lamiera 26 Piastrelle 29 Guaina sintetica resistente ai raggi UV 31 Malta 35 Vetro 43 Isolamento con fibra minerale 57 Espanso rigido di PU

61 Massa impermeabile 65 Guaina di PVC, guaina sintetica u < 50.000 66 Guaina sintetica > 100.000 69 Manto impermeabile in gomma 75 Tappeto fonoassorbente in fibra minerale 82 Ghiaia 95 Vite, acciaio V 4 A

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Esempi dì edifici

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Tipografia, Monaco, Germania

Esempi di edifici

Copertura-lucernario • Copertura non ventilata • Manto impermeabile sintetico

le travi secondarie inserite senza sopralzo o pretensione pendono di 3-5 cm al centro della campata a seguito del peso proprio della struttura di copertura, la correlazione con il sistema di smaltimento delle acque avviene di necessità nel punto di volta in volta più basso. Le canalette di raccolta che corrono a distanze di 11,50 m dai lati esterni dei saloni si collegano, biforcandosi, ai pluviali posti tra pilastri e facciata. La differenza di altezza tra la zona del salone delle rotative e quella della successiva lavorazione viene superata con una fascia finestrata obliqua di grandi dimensioni che consente di sfruttare al massimo la luce per le sale interne. Poiché l'elevata umidità dell'aria nella tipografia richiede un involucro che sia impermeabile al vapore e non crei ponti termici, anche queste finestre sono atermiche e costruite con profili pure atermici. La forma della vetrata obliqua si ritrova anche nel passaggio dalla facciata alla copertura. L'edificio guadagna in questo modo leggerezza e trasparenza. La struttura tesa in acciaio delle pensiline ne scarica le forze sui piani di capriata nelle parti dell'ordito principale disposte nelle zone calde; le loro superfici di copertura sono composte da lamiere grecate verniciate, che poggiano lateralmente sulla campata su profili a L\ Tra questi profili corre la gronda, la cui pendenza è dovuta all'inclinazione della copertura, e che corre sul lato dell'edificio attraverso la facciata e da lì verso il basso nel pluviale.

01 Profilo in acciaio, lamiera d'acciaio, zincata o acciaio V 4 A 02 Profilo in alluminio, lamiera d'alluminio 14 Profilo in plastica 20 Rivestimento di lamiera 26 Piastrelle 29 Guaina sintetica, resìstente ai raggi UV 31 Malta 35 Vetro 43 Isolamento con fibra minerale 57 Espanso rigido di PU

61 Massa impermeabile 65 Guaina di PVC, guaina sintetica < 50.000 66 Guaina sintetica > 100.000 69 Manto impermeabile in gomma 75 Tappeto fonoassorbente in fibra minerale 82 Ghiaia 95 Vite, acciaio V 4 A

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Aeroporto, Monaco, Germania

Esempi di edifici

Aeroporto, Monaco Germania

Settore partenze 1992 Architetti v. Busse & Partner Blees, Büch, Kampmann Direzione dei progetto H. Stoessel, Monaco Collaboratori H. Hergeth, S. Koch, A. Medicus, D. Schaumann Consulenti per le strutture Società di ingegneri Progettazione struttura portante Aeroporto di Monaco, G. Scholz, B. Hauser, W. Abelein, Monaco Grebner GmbH, Magonza Fisica Bobran, Nurtingen

01 Acciaio 02 Alluminio 09 Calcestruzzo, cemento armato 12 Legno compensato industriale incollato resistente al fuoco 14 Compensato sintetico 16 Lamiera di rame 17 Strato portante bituminoso 18 Strato di copertura bituminoso 19 Profilo di neoprene 20 Lamiera grecata 27 Lastre in pietra da taglio, lastre pedonali di Monaco 29 Tappeto protettivo 31 Massetto delle pendenze, malta di cemento 35 Vetro di isolamento termico 43 Lana minerale 52 Lana di vetro impregnata in bitume lavorato a caldo 55 Elemento formato 56 Espanso sintetico a celle aperte 57 Espanso rigido planimetria

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scala 1:8000

Copertura-lucernario, copertura praticabile • Copertura non ventilata • Manto impermeabile bituminoso

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Il progetto

Gli aeroporti sono edifici per il traffico. Sono grandi luoghi di passaggio di beni e persone che collegano strade e ferrovie con le rotte mondiali delle linee aeree intemazionali. Gli aeroporti possono contribuire all'arricchimento delle nostre esperienze. La fantasia deve avere il predominio, se le dimensioni e la tecnologia devono restare tollerabili e volare deve rimanere un'esperienza. Uno dei principali e superiori obiettivi di questo progetto si trova in uno stretto intreccio del complesso della zona centrale delle partenze passeggeri con il paesaggio. Profili allungati e orizzontali dell'edificio e serie modulari, superfici trasparenti delle facciate di vetro con i loro sistemi di protezione dalla luce e una rigida delimitazione in altezza determinata dall'altezza di alberi e dall'orizzonte sono pertanto determinanti per il linguaggio architettonico. Il concetto di riferimento al paesaggio trova la sua espressione più forte nel rapporto tra edificio, spazi e luce. Paesaggio terreno e paesaggio celeste: l'edificio viene inserito in un contesto più grande. Questa riflessione trova il suo contraltare estetico nel gioco delle coperture, nelle loro forme e strutture. Alla luce spetta il significato maggiore nel dominio estetico dei grandi spazi e della struttura modulare. Un'illuminazione funzionalmente sufficiente trasmette i giochi di luce secondo i ritmi dei giorni e delle stagioni. Essa consente di sovrapporre le proprie forme all'onnipresenza della perfezione tecnica e alla regolarità delle strutture, per molteplici motivi inevitabile. Inoltre la luce ha bisogno di elementi corporei per il suo effetto. Forma e colore le permettono di farlo, sulle superfici, sugli angoli e sui profili, attraverso le ombre. In questo l'effetto del bianco è insuperato. Il bianco - il più espressivo e più evidente di tutti i colori. La luce e il bianco in questo senso hanno bisogno l'uno dell'altra. Nel loro effetto reciproco e nel gioco con lo spazio si trovano le condizioni adatte per conferire al complesso unicità e identità. La struttura

Gli elementi portanti nascono dalle funzioni spaziali, dalla loro posizione nella struttura generale e dalle necessità statico-strutturali: sono elementi costitutivi dell'estetica spaziale e pertanto visibili, dove questo è possibile. Le strutture portanti principali, disposte ad angolo retto rispetto all'asse longitudinale dell'edificio, e i livelli delle

62 Primer 63 Manto impermeabile bituminoso 64 Manto impermeabile su base plasto-bituminosa 65 Plastica, a celle chiuse 66 Guaina impermeabile 67 Barriera a! vapore 69 Profilo impermeabile 80 Strato drenante

81 Velo di vetro 82 Ghiaia bituminosa, strato portante correlato idraulicamente, ghiaia antigelo 83 Terriccio 84 Manto antiradice poroso, langia 93 Ganci 98 Elemento in schiuma dì vetro

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Esempi di edifici

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Aeroporto, Monaco, Germania

Copertura-lucernario, copertura praticabile • Copertura non ventilata • Manto impermeabile bituminoso

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coperture sono gradonati rispetto al piazzale di volo. I lucernari a nastro inclinati a meno di 45= rischiarano le profonde sale del terminal. Nel gioco recìproco alcune parti si aprono verso oriente e verso occidente e comunicano diversi effetti spaziali alle zone di attesa e di arrivo con una conduzione variabile della luce. Elementi portanti correnti con capriate in traliccio di tubolare d'acciaio coprono due campate con interasse di 9,60 m. Esse.poggiano su due pilastri tondi in cemento armato incastrati e una mensola di calcestruzzo; quest'ultima fa parte di una struttura adiacente a più piani in cemento armato. L'appoggio avviene su lastre di moltoprene, che consentono i necessari movimenti in tutte le direzioni e contemporaneamente fissano le travi. Fra le travi principali si trovano travi di acciaio di secondo ordine, sulle quali poggiano a distanza di 3,00 m e di 3,60 m travi a I come ordito di terzo ordine. Sopra si estendono lamiere grecate in acciaio da 100/275/1,5 come manto di copertura portante; sulla briglia superiore delle capriate tubolari poggiano anime a T che garantiscono un piano d'imposta orizzontale. Poiché questa soletta dì copertura nonostante il suo effetto di piastra non è in grado di assorbire le forze orizzontali, sotto la lamiera grecata sono disposte controventature in tondino d'acciaio. Questo sistema portante sopra il terminal è separato sulla sua lunghezza totale di circa 1000 m in sezioni antincendio a 125 m e 105 m con giunti di dilatazione lungo le pareti tagliafuoco. I punti fissi sono i nuclei di distribuzione in cemento armato, le cui distanze corrispondono a quelle delle pareti tagliafuoco. Tutti gli elementi importanti degli impianti sono inseriti nell'ordito del terminal, per motivi prospettici ed estetici. Tra essi vi sono gli impianti per l'afflusso di aria nell'ambiente e le condutture delio smaltimento dell'acqua dalla copertura, del riscaldamento e delle facciate integrate 01 Acciaio 02 Alluminio 09 Calcestruzzo, cemento armato 12 Legno compensato industriale incollato resistente al fuoco 14 Compensato sintetico 16 Lamiera di rame 17 Strato portante bituminoso 18 Strato di copertura bituminoso 19 Profilo di neoprene 20 Lamiera grecata 27 Lastre in pietra da taglio, lastre pedonali di Monaco 29 Tappeto protettivo 31 Massetto delle pendenze, malta di cemento 35 Vetro di isolamento termico 43 Lana minerale 52 Lana di vetro, impregnata in bitume lavorato a caldo

55 Elemento formato 56 Espanso sintetico a celle aperte 57 Espanso rigido 62 Primer 63 Manto impermeabile bituminoso 64 Manto impermeabile su base pìasto-bituminosa 65 Plastica a celle chiuse 66 Guaina impermeabile 67 Barriera al vapore 69 Profilo impermeabile 80 Strato drenante 81 Velo di vetro 82 Ghiaia bituminosa, strato portante correlato idraulicamente, ghiaia antigelo 83 Terriccio 84 Manto antiradice poroso, flangia 93 Ganci 98 Elemento in schiuma di vetro

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Esempi di edifici

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Aeroporto, Monaco, Germania

Copertura-lucernario, copertura praticabile • Copertura non ventilata • Manto impermeabile bituminoso

Esempi di edifici

oltre che il sistema di illuminazione, i cavi a vista o le vele metalliche necessarie per la stabilizzazione acustica dei locali. Lo sforzo concettuale non sta in un "impacchettamento" bensì nell'esposizione strutturale degli elementi tecnici e funzionali. La copertura che limita e allo stesso tempo apre lo spazio diventa uno dei messaggeri essenziali dell'espressione architettonica insieme agli impianti tecnici. Le coperture sopra le zone multipiano del nucleo di distribuzione Tutte le coperture orizzontali sono composte da strutture non ventilate nella parte inferiore. Sopra la soletta in cemento armato si trova su primer l'isolamento termico, con pannelli di pendenza di lana di vetro spessi 60-160 mm (in media 80 mm). Sono rivestiti con primer bituminoso lavorato a caldo, i giunti sono incollati a tenuta. La loro conduttività ammonta a >^R 0,045 W/m x K, la resistenza alla compressione a 0,5 N/mm 2 . I vantaggi di questo materiale a celle chiuse, che non assorbe acqua ed è impermeabile al vapore sono: • possibilità di posa in qualsiasi situazione meteorologica; un aspetto non trascurabile in considerazione delle dimensioni del progetto; • facile scoperta di possibili punti non a tenuta. perché sotto l'isolamento termico non esiste uno strato di distribuzione dell'acqua; • resistenza alla compressione e praticabilità. Il manto impermeabile è realizzato con due strati di 5 mm di guaina plasto-bituminosa saldata ai sensi della norma DIN 52.133. Lo strato di ghiaia spesso 50 mm posto a protezione degli agenti atmosferici è composto di materiale lavato di 0 16-32 mm. Sulle terrazze praticabili vengono realizzate diverse strutture: • la terrazza con parapetto, composta da elementi prefabbricati in calcestruzzo, che con-

01 Acciaio 02 Alluminio 09 Calcestruzzo, cemento armato 12 Legno compensato industriale incollato resistente al fuoco 14 Compensato sintetico 17 Strato portante bituminoso 18 Strato dì copertura bituminoso 19 Profilo di neoprene 16 Lamiera di rame 20 Lamiera grecata 27 Lastre in pietra da taglio, lastre pedonali di Monaco 29 Tappeto protettivo 31 Massetto delle pendenze, malta di cemento 35 Vetro di isolamento termico 43 Lana minerale 52 Lana di vetro impregnata in bitume lavorato a caldo

55 Elemento formato 56 Espanso sintetico a celle aperte 57 Espanso rigido 62 Primer 63 Manto impermeabile bituminoso 64 Manto impermeabile su base plasto-bituminosa 65 Plastica a celle chiuse 66 Guaina impermeabile 67 Barriera al vapore 69 Profilo impermeabile 80 Strato drenante 81 Velo di vetro 82 Ghiaia bituminosa, strato portante correlato Idraulicamente, ghiaia antigelo 83 Terriccio 84 Manto antiradice poroso, flangia 93 Ganci 98 Elemento in schiuma di vetro

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Esempi di edifici

particolari scala 1:10

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Aeroporto, Monaco, Germania

01 Acciaio 02 Alluminio 09 Calcestruzzo, cemento armato 12 Legno compensato industriale incollato resistente al fuoco 14 Compensato sintetico 16 Lamiera di rame 17 Strato portante bituminoso 18 Strato di copertura bituminoso 19 Profilo di neoprene 20 Lamiera grecata 27 Lastre in pietra da taglio, lastre pedonali di Monaco

29 Tappeto protettivo 31 Massetto delle pendenze, malta di cemento 35 Vetro di isolamento termico 43 Lana minerale 52 Lana di vetro, impregnata in bitume lavorato a caldo 55 Elemento formato 56 Espanso sintetico a celle aperte 57 Espanso rigido 62 Primer 63 Manto impermeabile bituminoso 64 Manto impermeabile su base plasto-bituminosa

65 66 67 69 80 81 82

83 84 93 98

Plastica a celle chiuse Guaina impermeabile Barriera al vapore Profilo impermeabile Strato drenante Velo di vetro Ghiaia bituminosa, strato portante correlato idraulicamente, ghiaia antigelo Terriccio Manto antiradice poroso, flangia Ganci Elemento in schiuma di vetro

Copertura-lucernario, copertura praticabile • Copertura non ventilata • Manto impermeabile bituminoso

Esempi di edifici

sentono allo stesso tempo di fissare i parapetti: • lastre poggianti su elementi di spessore allettate nella ghiaia. Per proteggere il manto impermeabile sotto queste strutture è stato posato uno strato separatore verso i teli bituminosi saldati con tappeti protettivi in foglio di PE a doppio strato. Le coperture sopra le zone di attesa e di arrivo In corrispondenza della struttura spaziale di queste aree dell'edificio, la copertura è composta dall'unione di superfici orizzontali e inclinate. La struttura inferiore delle coperture chiuse orizzontali e inclinate è data da lamiere grecate, che poggiano sulle travi di acciaio dell'ordito. Oueste lamiere sono zincate e rivestite con lacca poliestere fino a uno spessore di 25 (x; il loro estradosso è inoltre rivestito di vernice anticorrosione. Per l'isolamento vengono impiegati anche in questo caso pannelli di pendenza di lana di vetro con uno spessore medio di 80 mm correlati alla lamiera grecata con colla bituminosa adesiva a freddo. Le superfici di copertura inclinate sono rivestite con tavole di copertura prefabbricate in alluminio. I profili portanti a U vengono collegati tra di loro con flangiatura a macchina in cantiere con accoppiamento meccanico e a tenuta di pioggia. Sul colmo gli elementi sono presaldati in officina con giuntura a becco di flauto. Il manto di copertura viene fissato con clip flangiate, che consentono di assorbire sìa le dilatazioni in lunghezza delle tavole sia le forze di compressione e vento. I punti di penetrazione delle clip nel piano del manto impermeabile vengono impermeabilizzate con guaina plasto-bituminosa saldata con getto di bitume lavorato a caldo. Per le vetrate inclinate correlate ai profili di alluminio rivestiti viene utilizzato un doppio vetro isolante come protezione termica. Esso è composto di un vetro di sicurezza esterno spesso 8 mm, un'intercapedine da 14 mm e un vetro laminato di sicurezza interno spesso 10 mm. Il valore k è di 1,8 W/m 2 x K. Le coperture nella zona centrale Alcune delle strutture delle coperture orizzontali sul garage sotterraneo, sulle quali si trovano superfici di traffico e aree a verde, sono strutturate come tetti rovesci. Grandi carichi di traffico, SLW 30-SLW 60, portano a sollecitazioni statiche e dinamiche straordinariamente elevate. Per l'isolamento vengono pertanto impiegati pannelli di lana di vetro spessi 80 mm con resistenza alla compressione di 0,7 N/mm 2 . Lo strato isolante viene rivestito con calcestruzzo protettivo armato per la ripartizione dei carichi. La struttura dei giunti di dilatazione considera in modo particolare le forze di spinta: i profili di correlazione ai bordi nella zona dei percorsi di traffico sono u teriormente irrigiditi trasversalmente.

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Officina per la manutenzione di aeromobili, Francoforte sul Meno, Germania

1970 Architetti Becker! & Becker & Partner, J.Q. Schmidt, L. Ey, Francoforte Consulenti per le strutture Dyckerhoff & Widmann, U. Finsterwalder, Monaco Direzione dei lavori Frankfurter Aufbau-Aktiengesellschaft

01 Acciaio 09 Calcestruzzo e cemento armato 10 Calcestruzzo leggero 19 Neoprene 20 Lamiera 31 Malta a iniezione 35 Vetro isolante 56 Espanso plastico a celle aperte 63 Guaina bituminosa con armatura di feltro grezzo 67 Guaina con armatura metallica 99 Anello di tenuta

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Officina per la manutenzione di aeromobili, Francoforte sul Meno, Germania

Copertura-lucernario, copertura praticabile • Copertura non ventilata • Manto impermeabile bituminoso

Esempi di edifici

Il progetto Per la manutenzione degli aeromobili la Lufthansa ha fatto costruire un'officina di dimensioni insolite nell'aeroporto di Francoforte. Nel bando di concorso erano indicate le seguenti richieste risultanti dal sito, dall'impiego e dalla sicurezza di volo: l'edificio doveva essere lungo 270 m. profondo 100 m e alto 22 m nella luce sotto le vie di corsa (delle gru), essere composto da due navate e, per quanto possibile, avere ritti centrali solo nelle vicinanze delle porte anteriori e delle pareti posteriori; l'intero edificio non doveva essere lungo più di 330 m e alto più di 34 m. Ulteriori richieste erano la possibilità di far lavorare contemporaneamente nel capannone quattro gru sospese e una superficie di copertura resistente al fuoco. Nella valutazione dei progetti sì sono inoltre esaminate la possibilità di fare entrare aeromobili con impennaggio superiore all'altezza minima dei cancelli di 21,5 rn, la limitazione della deformazione verticale delle travi sui cancelli e la sicurezza statica dell'edificio in condizioni estreme. La struttura Il sistema a catenaria prescelto richiede per un equilibrio stabile l'assenza di rigidità alla flessione e porta a un rapporto ottimale tra carico accidentale assorbibile e peso della struttura. Esso garantisce inoltre la maggiore altezza aggiuntiva di capannone per le ulteriori aperture nei cancelli per gli aerei di impennaggio superiore. In ogni caso questa forma si adatta benissimo alla sollecitazione prevista e possiede inoltre non solo tutti i vantaggi statico-strutturali degli orditi in calcestruzzo precompresso ma, in quanto traliccio portante della copertura superiore, ha una resistenza al fuoco sufficiente e, nella sua realizzazione con calcestruzzo leggero, è anche un buon isolante termico.

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Esempi di edifici

Marienhospital, Stoccarda, Germania

Nuovo ospedale con piazzola di atterraggio per elicotteri 1982 Architetti F. Brümmendorf, O. Müller, H. Murr, R. Reichmann, Stoccarda

01 02 09 17

Acciaio Allumìnio Cemento armato Strato portante bituminoso 18 Asfalto colato 19 Appoggio in elastomero 20 Armatura in lamiera zincata 42 Velo di vetro grezzo 47 Isolamento antincendio 50 Piastra in cemento 56 Espanso plastico a celle aperte 62 Rivestimento con armatura in lana di vetro e sabbia di quarzo; primer 63 Guaina bituminosa 66 Foglio di scorrimento 67 Guaina con armatura metallica 81 Strato di compensazione 82 Ghiaia

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Marìenhospital, Stoccarda, Germania

Copertura praticabile • Copertura non ventilata • Manto impermeabile bituminoso

Esempi di edifici

Il progetto

Nella sua storia centenaria il Marienhospital è costantemente cresciuto; edifici su edifici sono sorti accanto al Marienbaum che, con la sua facciata neorinascimentale in arenaria, resta sempre il suo segno distintivo. Con l'ampliamento realizzato nel 1982, l'ospedale è stato adattato ai nuovi progressi in campo medico e tecnico, pur restando un nosocomio specializzato nel trattamento delle patologie acute. Accanto ai reparti già esìstenti di medicina interna, chirurgia, ginecologia, ostetricia, chirurgia plastica, otorinolaringoiatria, oculìstica, anestesiologia e radiologia vengono aggiunti come nuovi settori neurologia e psichiatria acuta con day hospital e clinica notturna. La piazzola di atterraggio per gli elicotteri sulla copertura orizzontale è essenziale per una rapida ospedalizzazione soprattutto dei pazienti soggetti a ustioni gravi. La struttura

Il nuovo edificio è una struttura in scheletro di acciaio. Le travi principali gemelle con interasse dei pilastri di 11,40 m e uno sbalzo su uno o due lati di circa 2,80 m sono disposte ai due lati dei pilastri, per limitare l'altezza dell'edificio. Le travi della soletta con interasse dei pilastri di circa 7,20 m tra le travi principali sono poste a distanza di circa 2,40 m. A causa della bassa altezza strutturale gli estradossi di travi principali e secondarie sono realizzati a nastro. Su questa griglia poggia una piastra di cemento armato spessa 12 cm, correlata strutturalmente con le travi in acciaio mediante pioli.

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Stazione radio sulla Zugspitze, Germania

Esempi di edifici

Stazione radio sulla Zugspitze, Germania

1981 Architetti H. Maurer & Partner, Monaco Consulenti per le strutture H. Egger, Graz, Austria

02 Alluminio 14 Giunti in neoprene 36 Vetro acrilico planimetria

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scala 1:500

Copertura-lucernario • Manto impermeabile in metallo e vetro acrilico

Esempi di edifici

Il progetto

Conosciamo i frangivento fin dalla preistoria: sono strutture semplici, che uniscono parete e copertura. La loro funzione si limita di regola alla protezione dal vento e dagli agenti atmosferici. La stazione radio sulla Zugspitze si serve di queste funzioni. Parete e copertura costituiscono un involucro parzialmente trasparente e parzialmente tamponato di elementi industriali prefabbricati e dal rapido montaggio, dietro al quale trova protezione dalle estreme condizioni climatiche del sito un edificio a tre piani, equipaggiato con apparecchi sensibili, e costruito su un lato della parete rocciosa. I collettori solari dietro le vetrate di questo involucro contribuiscono, insieme al calore generato dagli apparecchi elettronici, a un ottimo equilibrio energetico dell'impianto. La struttura

Travi rigide ad arco con una sezione a I saldata h/b = 548/300 mm, t = 24 mm rappresentano la struttura portante primaria. Gli orditi di aste che si trovano tra queste travi e allo stesso tempo le puntellano hanno la forma di iperboloidi: le aste sono composte da tubi di alluminio di 0 70 mm, inserite in una rete a tre maglie. Alla base e al colmo è collegata in modo fisso con la struttura su 31 punti. Le aste reticolari che formano la rete spaziale sono avvitate in nodi di alluminio colato di 0 20 mm a mezzo di perni. A essi sono fissati con viti autofilettanti anche i tubi di alluminio 50/50 m che formano la struttura inferiore della lamiera dì alluminio spessa 3 mm e smussata, e delle lastre di vetro acrìlico spesse 5 mm sufficientemente stabilizzate contro i raggi UV. Fra la struttura inferiore e la lamiera di alluminio vi sono tenute perimetrali in neoprene; negli stessi profili sono comprese anche le lastre di vetro acrilico.

nodi

scala 1:5

265

Esempi di edifici

Padiglione espositivo e centro congressi, Linz, Austria

Sistema per copertura-lucernario di nuova concezione 1993 Architetti Arge Herzog-Stögmüller Sviluppo del sistema Herzog & Partner, Thomas Herzog con Hanns Jörg Schrade, Monaco in collaborazione con lo studio Ingegneristico Christian Bartenbach, Aldrans, Austria Consulenti per le strutture Sailer und Stepan, Monaco

01 Acciaio 15 Acciaio legato 37 Vetro isolante con griglia luminosa e armatura perimetrale in acciaio legato 69 Profilo di tenuta

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Padiglione espositivo e centro congressi, Linz, Austria

Copertura-lucernario • Manto impermeabile in vetro e metallo

Esempi di edifici

Il progetto Il "palazzo di vetro" come tema architettonico viene reinterpretato a Linz con un ardito edificio per congressi ed esposizioni. Palazzi di vetro sono stati costruiti in occasione di esposizioni (Londra, dal 1851 al 1936) e altri eventi (Monaco, dal 1854 al 1931). Una caratteristica tipica era l'elevata qualità della luce naturale che penetrava attraverso le vetrate che rivestivano l'intera superficie. Questi grandi involucri trasparenti proteggevano efficacemente da vento e maltempo, ma presentavano delle debolezze dal punto di vista termico: elevati coefficienti di trasmissione del calore e volumi da riscaldare notevolmente. Migliorare queste proprietà al giorno d'oggi significa: • ridurre l'altezza interna dello spazio alla misura necessaria per esposizioni e fiere, dove il massimo di 12 m deve essere disponibile solo in alcuni punti. Da ciò la scelta dell'arco come forma di una sezione ad altezza variabile; • ridurre i coefficienti di trasmissione del calore con moderni vetri atermici verniciati; • ottimizzare lo sfruttamento deila luce naturale. Si devono evitare l'accecamento dovuto alla radiazione solare diretta e un elevato riscaldamento estivo. La struttura

Un sistema di retinatura di nuova concezione viene inserito in pannelli vetrati con prestazioni complesse. Tra le lastre del vetro isolante si trova una retinatura alta 16 mm, rivestita con alluminio purissimo e retroriflettente, che lascia penetrare la radiazione solare indiretta attraverso una specie di piccoli "pozzi di luce" in stretta sequenza e scherma tuttavia dalla radiazione solare diretta. Affinché questo sistema di protezione possa essere impiegato universalmente e sia efficace nelle diverse posizioni, si devono considerare parametri esterni e interni: l'angolo incidente e laterale del sole nelle diverse stagioni, l'esposizione e l'orientamento dell'edificio e l'inclinazione della superficie (che in un guscio cilindrico cambia costantemente dalla base ai colmo e che, in caso di deviazione dell'asse dell'edificio dalla direzione nord-sud porta a sinistra e a destra del colmo, in caso di sovrapposizione con l'angolo di incidenza del soie, ad angoli riflettenti diversi). A Linz ogni striscia orizzontale dì pannelli di vetro (ampiezza 2,70 m) è dotata di retinature di geometria diversa, determinate da potenti computer La retinatura riflettente migliora il coefficiente k e il comportamento al fuoco. Le lastre vengono inserite in profili di acciaio atermici. L'esempio mostra come l'involucro di un edificio cambi nella sua funzione tecnica, nella sua struttura e nel suo effetto estetico, quando alle tradizionali funzioni protettive si aggiungono funzioni di controllo degli influssi termici e tecnici della luce naturale. sezione orizzontale giunto incrociato

scala 1:5

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Normativa italiana Alberto Galeotto

Indice

Introduzione

Regole tecniche

Norme tecniche

Requisiti e controlli di prodotti e materiali in generale

Progettazione ed esecuzione del sistema di copertura

Strutture portanti

Progettazione ed esecuzione della struttura Azioni sulla struttura Strutture di calcestruzzo e composte Strutture di acciaio Strutture di legno

Carichi e verifica di sicurezza

Prodotti per coperture continue Requisiti e caratteristiche delle membrane per impermeabilizzazione Prove delle membrane per impermeabilizzazione Membrane polimeriche Prodotti bituminosi da spalmatura e da impregnazione Mastici di asfalti e di rocce asfaltiche Asfalti colati Malte asfaltiche

Comportamento al fuoco. Prevenzione incendi Prevenzione incendi Strutture portanti Classificazione di reazione e resistenza al fuoco

Prodotti di acciaio per impiego strutturale Travi Profilati Angolari, piatti, quadri, tondi Prodotti laminati a caldo Prodotti di acciaio di alta qualità Elementi di collegamerito Corrosione dei metalli Canali di gronda Risparmio energetico e ritenzione di calore Benessere e fabbisogno termico Isolanti termici Reazione al fuoco e resistenza all'incendio

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Idoneità statica Risparmio energetico e ritenzione di calore

Introduzione

Significato delle sigle Le norme tecniche sono elaborate dall'UNI - Ente Nazionale Italiano di Unificazione - e vengono identificate mediante un codice alfanumerico: una sigla in lettere, seguita dal numero, dalla data di pubblicazione e dal titolo della norma. Le sigle in lettere hanno il seguente significato. UNI Le norme il cui numero distintivo non è integrato da alcuna sigla particolare oltre a "UNI" sono quelle elaborate direttamente dagli Organi Tecnici dell'UNI. UNI ISO Versione italiana delle norme internazionali ISO, oppure la loro adozione in lingua inglese. UNI EN Norme elaborate dal Comitato Europeo di Normazione (CEN), obbligatoriamente recepite nei Paesi dell'Unione Europea, in quanto accettate come tali da una maggioranza qualificata di membri votanti, tradotte in italiano oppure adottate integralmente in una delle lingue ufficiali del CEN (inglese, francese o tedesco). Non consentono la presenza a livello nazionale di norme che non siano in armonia con il loro contenuto.

CNR UNI Norme conformi a quelle pubblicate dal Consiglio Nazionale delle Ricerche sul proprio bollettino "Norme Tecniche". UNI EU Versione italiana delle EURONORM elaborate dalla Commissione di Coordinamento per la Nomenclatura dei Prodotti Siderurgici della Comunità Europea del Carbone e dell'Acciaio (CECA). Sono destinate ad essere progressivamente sostituite dalle norme europee EN. SS (STANDSTILL) Sono progetti di norma nazionale e pubblicati come tali, in accordo con le regole CEN, quando sullo stesso argomento è in atto un procedimento di normazione europea. FA Foglio di aggiornamento alla norma.

Le regole tecniche sono i provvedimenti legislativi (decreti, circolari, leggi) emessi dalle autorità competenti. Sono sempre di osservanza obbligatoria. Vengono identificate dalla tipologia del provvedimento, dalla data di emissione e dal titolo.

UNI EN ISO Versione ufficiale delle norme europee EN che recepiscono, senza varianti, il testo delle omonime norme internazionali ISO. Possono essere tradotte in lingua italiana o adottate nella versione in lingua originale. UNI ENV Norme europee di natura "sperimentale" pubblicate nei casi di urgenza. UNIHD Sono documenti pubblicati nei casi in cui non si sia ancora pervenuti alla completa armonizzazione. Possono contenere deviazioni nazionali, pur conservando l'obbligo di recepimento da parte dei Paesi dell'Unione Europea. UNI CEI Norme elaborate e pubblicate congiuntamente con il Comitato Elettrotecnico Italiano (CEI).

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Norme tecniche

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Prodotti per coperture continue

Normativa italiana

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Normativa italiana

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prodotti per coperture continue

Prodotti per coperture continue

Normativa italiana

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Normativa italiana

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prodotti di acciaio per impiego strutturale

Corrosione dei metal

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Normativa italiana

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Canali di gronda

Reazione ai fuoco e resistenza all'incendio

Normativa italiana

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Regole tecniche

Requisiti e controlli di prodotti e materiali in generale Circolare del Ministero dei Lavori Pubblici 9 gennaio 1980, n. 20.049 Legge 5 novembre 1971, n. 1086 - Istruzioni relative ai controlli sul conglomerato cementizio adoperato per le strutture di cemento armato Circolare del Ministero dei Lavori Pubblici 1 settembre 1987, n. 29.010 Legge 5 novembre 1971, n. 1086 - Decreto Ministeriale 27 luglio 1985 - Controllo dei materiali in genere e degli acciai per cemento armato normale in particolare Direttiva del Consiglio delle Comunità Europee 21 dicembre 1988, n. 89/106/CEE Ravvicinamento delle disposizioni legislative, regolamentari e amministrative degli Stati membri concernenti i prodotti da costruzione Circolare del Ministero dei Lavori Pubblici 20 luglio 1989, n. 1063/U.L Legge 5 novembre 1971, n. 1086, art. 2 0 Autorizzazioni laboratori prove sui materiali Decreto del Presidente della Repubblica 21 aprile 1993, n. 246 Regolamento di attuazione della direttiva 89/106/CEE relativa ai prodotti da costruzione Decisione della Commissione delle Comunità Europee 31 maggio 1995, n. 95/204/CE Procedura per l'attestazione di conformità dei prodotti da costruzione a norma dell'articolo 20, paragrafo 2 della direttiva 89/106/CEE del Consiglio, riguardo ai prodotti di calcestruzzo prefabbricato normale, leggero, cellulare sottoposto a trattamento in autoclave Decisione della Commissione delle Comunità Europee 31 maggio 1995, n. 95/204/CE Procedura per l'attestazione di conformità dei prodotti da costruzione a norma dell'articolo 20, paragrafo 2 della direttiva 89/106/CEE del Consiglio, riguardo alle membrane per coperture e per opere di impermeabilizzazione Decreto del Presidente della Repubblica 10 dicembre 1997, n.499 Regolamento recante norme di attuazione della direttiva 93/68/CEE per la parte che modifica la direttiva 89/106/CEE in materia di prodotti da costruzione 278

Decisione della Commissione delle Comunità Europee 3 febbraio 1998, n. 98/143/CE Procedura per l'attestazione di conformità dei prodotti da costruzione a norma dell'articolo 20, paragrafo 2 della direttiva 89/106/CEE del Consiglio, riguardo ai sistemi di membrane flessibili per l'impermeabilizzazione dei tetti a fissaggio meccanico

Strutture portanti Legge 5 novembre 1971, n. 1086 Norme per la disciplina delle opere dì conglomerato cementizio armato, normale e precompresso, ed a struttura metallica Circolare del Ministero dei Lavori Pubblici 14 febbraio 1974, n. 11.951 Istruzioni per l'applicazione delle norme sul cemento armato Circolare del Ministero dei Lavori Pubblici 23 ottobre 1979, n. 19.777 Competenza amministrativa: Legge 5 novembre 1971, n. 1086 - Legge 2 febbraio 1974, n. 64 Decreto Ministeriale 27 luglio 1985 Norme tecniche per l'esecuzione delle opere di cemento armato normale e precompresso e per le strutture metalliche Circolare del Ministero dei Lavori Pubblici 31 ottobre 1986, n. 27.996 Legge 5 novembre 1971, n. 1086 - Istruzioni relative alle norme tecniche per l'esecuzione delle opere in cemento armato normale e precompresso e per le strutture metalliche, di cui al Decreto Ministeriale 27 luglio 1985 Decreto Ministeriale 20 novembre 1987 Norme tecniche per la progettazione, esecuzione e collaudo degli edifici in muratura e per il loro consolidamento Circolare del Ministero dei Lavori Pubblici 4 gennaio 1989, n. 30.787 Istruzioni in merito alle norme tecniche per la progettazione, esecuzione e collaudo degli edifici in muratura e per il loro consolidamento Decreto Ministeriale 14 febbraio 1992 Norme tecniche per l'esecuzione delle opere di cemento armato normale e precompresso e per le strutture metalliche

Circolare del Ministero dei Lavori Pubblici 24 giugno 1993, n. 37.406/STC Legge 5 novembre 1971, n. 1086 - Istruzioni relative alle norme tecniche per l'esecuzione delle opere di cemento armato normale e precompresso e per le strutture metalliche, di cui al Decreto Ministeriale 14 febbraio 1992 Decreto Ministeriale 9 gennaio 1996 Norme tecniche per il calcolo, l'esecuzione ed il collaudo delle strutture in cemento armato, normale e precompresso, e per le strutture metalliche Decisione della Commissione delle Comunità Europee 24 giugno 1996, n. 96/582/CE Procedura per l'attestazione di conformità dei prodotti da costruzione, a norma dell'articolo 20, paragrafo 2 della direttiva 89/106/CEE del Consiglio delle Comunità Europee, riguardo agli ancoraggi di metallo da utilizzare nel calcestruzzo per uso strutturale Circolare del Ministero dei Lavori Pubblici 15 ottobre 1996, n. 252 AA.GG./S.T.C. Istruzione per l'applicazione delle "Norme tecniche per il calcolo, l'esecuzione ed il collaudo delle strutture in cemento armato normale e precompresso e per le strutture metalliche" di cui al Decreto Ministeriale 9 gennaio 1996

Carichi e verifica di sicurezza Decreto Ministeriale 16 gennaio 1996 Norme tecniche relative ai "Criteri generali per la verifica di sicurezza delle costruzioni e dei carichi e sovraccarichi" Decreto Ministeriale 4 marzo 1996 Proroga del termine di entrata in vigore delle norme tecniche relative ai criteri generali per la verifica di sicurezza delle costruzioni e dei carichi e sovraccarichi, di cui al Decreto Ministeriale 16 gennaio 1996 Circolare del Ministero dei Lavori Pubblici 4 luglio 1996, n. 156 AA.GG./S.T.C. Istruzioni per l'applicazione delle "Norme tecniche relative ai criteri generali per la verifica di sicurezza delle costruzioni e dei carichi e sovraccarichi" di cui al Decreto Ministeriale 16 gennaio 1996

regole tecniche

Normativa italiana

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Normativa italiana

mitato Centrale Tecnico Scientifico per la prevenzione incendi su questioni e problemi di prevenzione incendi Decreto Ministeriale 30 ottobre 1986 Modifiche al Decreto Ministeriale 27 marzo 1985 recante modifiche al Decreto Ministeriale 16 febbraio 1982 contenente l'elenco dei depositi e industrie pericolosi soggetti alle visite e controlli di prevenzione incendi Circolare del Ministero dell'interno 7 dicembre 1986 Chiarimenti interpretativi di questioni e problemi di prevenzione incendi Decreto del Presidente della Repubblica 29 luglio 1982, n. 577 Approvazione del Regolamento concernente l'espletamento dei servizi di prevenzione e di vigilanza antincendio Circolare del Ministero dell'Interno 7 ottobre 1982, n. 46 Decreto del Presidente della Repubblica 29 luglio 1982 - Indicazioni applicative delle norme Circolare del Ministero dell'Interno 20 novembre 1982, n. 52 Decreto Ministeriale 16 febbraio 1982 e Decreto del Presidente della Repubblica 29 luglio 1982-Chiarimenti Decreto Ministeriale 16 novembre 1983 Elenco delle attività soggette, nel campo dei rischi di incidenti rilevanti, all'esame degli ispettori regionali o interregionali del Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco ai sensi dell'art. 19 del Decreto del Presidente della Repubblica 29 luglio 1982, n. 577 Circolare del Ministero dell'Interno 21 luglio 1984, n. 23/1 Decreto Ministeriale 16 novembre 1983 - Note esplicative Decreto Ministeriale 2 agosto 1984 Norme e specificazioni per la formulazione del rapporto di sicurezza ai fini della prevenzione incendi nelle attività a rischio di incidenti rilevanti di cui al Decreto Ministeriale 16 novembre 1983 Decreto Ministeriale 11 giugno 1986 Modificazioni al Decreto Ministeriale 2 agosto 1984 recante norme e specificazioni per la formulazione del rapporto di sicurezza ai fini della prevenzione incendi nelle attività a rischio di incidenti rilevanti di cui al Decreto Ministeriale 16 novembre 1983 Decreto Ministeriale 20 giugno 1986, n. 16 Linee guida per la formulazione del rapporto di sicurezza ai fini della prevenzione incendi di cui al Decreto Ministeriale 2 agosto 1984 e successive modificazioni contenute nel Decreto Ministeriale 11 giugno 1986 280

Regole tecniche

Decreto Ministeriale 9 luglio 1988 Modificazioni al Decreto Ministeriale 16 novembre 1983, concernente l'elenco delle attività soggette, nel campo dei rischi di incidenti rilevanti, all'esame degli ispettori regionali o interregionali del Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco ai sensi dell'art. 19 del Decreto del Presidente della Repubblica 29 luglio 1982, n. 577 Circolare del Ministero dell'Interno 20 aprile 1990, n. 9 Attività di prevenzione di incendi nel settore dei rischi di incidenti rilevanti. Quesito nella corretta classificazione delle attività di imbottigliamento di G.P.L.

Decreto Legge 27 febbraio 1957 Proroga di alcuni termini in materia di nullaosta provvisorio di prevenzione incendi Circolare del Ministero dell'Interno 30 settembre 1989, n. 19 Validità delle certificazioni e delle dichiarazioni rilasciate da professionisti nel settore della prevenzione incendi Circolare del Ministero dell'Interno 21 novembre 1990, n. 32 Iscrizione professionisti negli elenchi del Ministero dell'Interno di cui alla Legge 7 dicembre 1984 Legge 20 maggio 1991, n. 158 Differimento di termini previsti da disposizioni legislative

Decreto Ministeriale 17 dicembre 1991 Modificazioni al Decreto Ministeriale 16 novembre 1983 concernente l'elenco delle attività soggette, nel campo dei rischi di incidenti rilevanti, all'esame degli ispettori regionali o interregionali del Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco ai sensi dell'art. 19 del Decreto del Presidente della Repubblica 29 luglio 1982, n. 577 e al successivo Decreto Ministeriale 9 luglio 1988

Decreto Legge 2 marzo 1993, n. 48 Disposizioni urgenti in materia di differimento di termini previsti da disposizioni legislative

Decreto Ministeriale 30 novembre 1983 Termini, definizioni generali e simboli grafici di prevenzione incendi

Decreto Ministeriale 30 aprile 1993 Pubblicazione degli elenchi dei professionisti di cui alla Legge 7 dicembre 1984

Legge 7 dicembre 1984, n. 818 Nullaosta provvisorio per le attività soggette ai controlli di prevenzione incendi, modifica degli articoli 2 e 3 della Legge 4 marzo 1982 e norme integrative dell'ordinamento del Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco

Decreto Ministeriale 16 maggio 1987, n. 246 Norme di sicurezza antincendio per gli edifici di civile abitazione

Decreto Ministeriale 8 marzo 1985 Direttive sulle misure più urgenti ed essenziali di prevenzione incendi ai fini del rilascio del nullaosta provvisorio di cui alla Legge 7 dicembre 1984, n. 818 Decreto Ministeriale 25 marzo 1985 Procedure e requisiti per l'autorizzazione e l'iscrizione dei professionisti negli elenchi del Ministero dell'Interno di cui alla Legge 7 dicembre 1984, n. 818 Decreto Ministeriale 26 marzo 1985 Procedure e requisiti per l'autorizzazione e l'iscrizione di enti e laboratori negli elenchi del Ministero dell'Interno di cui alla Legge 7 dicembre 1984, n. 818

Decreto Legge 30 aprile 1992, n. 274 Differimento di termini previsti da disposizioni legislative ed altre disposizioni urgenti

Decreto Legislativo 19 settembre 1994, n. 626 Adempimenti di prevenzione e protezione antincendi Circolare del Ministero dell'Interno 29 agosto 1995, n, P1564/4146 Decreto Legislativo 19 settembre 1994, n, 626. Adempimenti di prevenzione e protezione antincendi. Chiarimenti

Strutture portanti

Circolare del Ministero dell'Interno 14 settembre 1961, n. 91 Norme di sicurezza per la protezione contro il fuoco dei fabbricati a struttura in acciaio destinati ad uso civile Decreto Ministeriale 6 marzo 1986 Calcolo del carico di incendio per locali aventi strutture portanti di legno

Decreto Legge 21 giugno 1985, n. 288 Proroga del termine previsto dall'articolo 1, ultimo comma, della Legge 7 dicembre 1984, n. 818

Classificazione di reazione e resistenza al fuoco

Decreto Ministeriale 14 agosto 1985 Proroga dei termini di cui ai punti 4 e 5 dell'art. 2 del Decreto Ministeriale 8 marzo 1985

Decreto Ministeriale 26 giugno 1984 Classificazione di reazione al fuoco ed omologazione dei materiali ai fini della prevenzione incendi

Regole tecniche

Normativa italiana

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Bibliografia

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Fonti iconografiche

Indice dei nomi Architetti, ingegneri strutturisti

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Indice analitico

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Indice analitico

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