Tecnologie dell'architettura

Tecnologie dell'architettura

Professoressa Monica Lavagna

Domanda da esame

Definizione di tecnologia dell'architettura, rapporti che tecnologia dell'architettura instaura con i diversi contesti. La parola tecnologia deriva dal greco Tekne (tecnica-arte) + Logos (discorso). In particolare, in architettura la tecnologia studia la tecnica dal punto di vista teorico e della sua applicazione. Studia i metodi, i mezzi, i vari procedimenti e sistematizza le conoscenze. Il tutto va contestualizzato a seconda dello specifico uso e applicazione che si fa di una determinata tecnologia.

Il progetto di architettura si basa sull'interrelazione tra forma (tipologia), funzione (destinazione d'uso) e tecnica (tecniche e materiali). La tecnologia dell'architettura è sia lo studio delle tecniche e dei processi di produzione che un campo di speculazione meta-tecnica, che si esplicita nella trattatistica, nella manualistica e nell'organizzazione disciplinare. Questa deve però relazionarsi all'architettura rispetto al contesto ambientale, al benessere degli utenti, alle caratteristiche dei materiali, al luogo e al tempo.

Il ciclo della materia

“La tecnica è un'attività dell'uomo” Heidegger, La questione della tecnica. L'uomo compie degli atti tecnici per gestire la sua attività. Ha bisogno per vivere meglio di una serie di artefatti, costruiti tramite atti tecnici. L'antropologia filosofica è utile per comprendere il rapporto tra uomo e natura. Helmut Plessner (1928) dice che l'uomo assume una “posizionalità eccentrica”, perché l'uomo agisce diversamente dall'animale, che è istintivo, e riflette invece sulle cose che accadono. Osserva da una posizione eccentrica, in grado di visualizzare anche il suo rapporto con la natura. Lo spazio artificiale dell'uomo può esistere solo attraverso una serie di flussi e di inquinamento che viene riassorbito in natura, che ha capacità appunto di assorbire e di rigenerare nuove risorse e di pulitura dell'inquinamento atmosferico. La pressione esercitata dall'uomo a causa della crescita esponenziale della produzione industriale, la natura è diventata più insofferente.

Arnold Gehlen (1940) parla dell'uomo come “essere carente”, “non specializzato”, nudo in natura non sopravviverebbe. È inadeguato. Comincia a costruirsi un riparo e oggetti utili alla sopravvivenza. In ogni contesto. Si deve ingegnare per sopravvivere in ogni contesto.

Hans Jonas (1979) fa ragionare tra “natura statica” e “tecnica dinamica”. Le azioni che l'animale compie sono statiche nel tempo, ripetitive. L'uomo invece ha un'elevata dinamicità. Il suo modo di costruire si evolve continuamente nel tempo. Nel progresso tecnologico l'uomo esprime la sua capacità di riflessione. Ogni atto tecnico è un atto culturale. I modi di costruire tradizionali europei sono diversi da quelli dell'Africa subsahariana. Attualmente i nostri consumi di risorse sono eccessivi.

Gli edifici sono fortemente responsabili di questi impatti lungo l'intero ciclo di vita della materia. Ogni fase della lavorazione dei materiali comporta consumi energetici. Occorre considerare l'impatto di ogni fase. Tutte queste attività determinano impatti ambientali. Si consumano materie prime, energia, acqua che comportano emissione di rifiuti solidi e no.

Materia

Materia: qualsiasi cosa che abbia una massa (quindi un peso) e che occupa uno spazio (volume). È la sostanza di cui sono fatti gli oggetti fisici. Si può declinare il termine:

• Materia prima: ogni materia fornita dalla natura, che serve da base per successive lavorazioni industriali (per la fabbricazione e produzione di altri beni tramite l'utilizzo di opportune lavorazioni e processi industriali che permettono di ottenere il prodotto finale desiderato).

Esempi di grezzo: corteccia → (materia prima) sughero (materiale)

Ciclo di vita della materia

1. Approvvigionamento materie prime in natura impatto ambientale stato naturale – estrazione – materia prima

Esempio di estrazione in cave: argilla laterizio

Minerali di rame metallo rame

Materiali lapidei pietra come componente edilizio

Impatto

2. Produzione ambientale

I materiali sono sostanze fisiche utilizzate nella produzione di oggetti, sono già lavorati, questa è la diversità rispetto alla materia prima. Sono la pietra (tagliata), il legno (essiccato, tagliato etc.), i metalli, la plastica, il laterizio, il calcestruzzo (lavorazioni più complesse, con trasformazioni fisiche della materia prima). Esempio di produzione:

Non tutti i materiali sono pronti dopo la fase produttiva per essere usati all'interno dell'edificio, si originano invece dei semilavorati (dal processo produttivo). Il termine è usato soprattutto nell'industria siderurgica. Nella filiera dell'acciaio si parte dagli ossidi di ferro, introdotti in forno fusione (cottura) e dopo la colata continua si ottiene un lingotto d'acciaio (billette).

Principali semilavorati dall'acciaio

• Bramme (p.f.: lamiere...)
• Billette (p.f. billette…)
• Blumi (p.f.: profili strutturali in acciaio…)

Anche il cemento è un semilavorato, miscela di silicati di calcio e alluminati di calcio ottenuti dalla cottura ad alta temperatura di calcare e argilla per ottenere il calcestruzzo (con aggregati e acqua, che è l'elemento finale della costruzione). Il calcestruzzo verrà gettato in opera, e dall'asciugatura si otterrà il prodotto finale. Il cemento viene utilizzato nell'impasto soprattutto per il calcestruzzo armato, nel quale si inseriscono tondini in acciaio.

3. Trasformazione impatto ambientale

A volte la seconda trasformazione dopo l'estrazione non avviene in cantiere, ma si realizzano in altri stabilimenti altre componenti (che compongono, che entrano in un insieme). Tutti quei pezzi prodotti in industria, che poi vengono assemblati in cantiere. Anche il calcestruzzo può essere elaborato in blocchi in stabilimento per poi essere assemblati in cantiere (calcestruzzo formatura componente). Nel caso del laterizio il componente è pronto in stabilimento e deve essere solo assemblato.

Nel caso dell'acciaio le lavorazioni avvengono tipicamente in stabilimento (da bramme, billette e blumi), attraverso lavorazioni a caldo o a freddo. Per esempio, si può partire dal semilavorato coils, che in altro stabilimento mediante lavorazione a freddo, assume la forma di nuovi profilati per intelaiature, o lamiere grecate (tramite presse).

4. Assemblaggio di componenti ben precisi. Ad esempio, i laterizi vengono disposti uno sull'altro e legati indissolubilmente con la malta (assemblaggio a umido, irreversibile) i profili di acciaio vengono imbullonati o avvitati tra di loro (assemblaggio a secco, perché il collegamento tra le componenti non richiede tempi di asciugatura, reversibile). In questi casi il cantiere è solo il luogo dell'assemblaggio, non della produzione. Nella contemporaneità si persegue l'assemblaggio a secco, più pratico per la manutenzione e il riuso.

Esempio: componente in laterizio, avvitati a montanti in acciaio tramite profili. Quanto il cantiere è il luogo di assemblaggio, si parla di prefabbricazione. Nel caso di concezione modulare la reversibilità è aumentata. Altri esempi: Thomas Herzog, Design Zentrum a Linz; Von Gerkan, Marg und Partner, The Christ Pavilion, Expo 2000 ad Hannover (intere porzioni di involucro prefabbricate). Il cantiere può dunque essere interpretato come luogo di assemblaggio di intere componenti prefabbricate, a volte intere porzioni di copertura! Che vanno giuntate tra loro, con effetto finale anche piuttosto convenzionale.

Keim & Sill, riqualificazione e ampliamento: un intero modulo volumetrico (abitativo) prefabbricato! Da inserire in una griglia strutturale; SpaceBox, edifici temporanei: ogni modulo è un'abitazione. Ci sono sempre vantaggi e svantaggi per ogni declinazione costruttiva. Ogni soluzione è adeguata rispetto a specifiche esigenze di progetto.

5. Gestione edificio durante il suo funzionamento impatto ambientale

Fondamentale in questa fase è la gestione energetica. Oggi progettare in relazione alla fase d'uso è sempre più complesso. Bisogna contenere i consumi energetici e di risorse come l'acqua. Sono necessari soluzioni costruttive performanti e in alcuni casi la produzione energetica autonoma. Bisogna tenere conto di diversi flussi di ingresso e di uscita. Oltre alla gestione energetica va considerata la gestione degli spazi. Possibilmente spazi modificabili. La movimentazione delle schermature in facciata, per esempio, consente di regolare la luminosità dello spazio interno.

Durante la fase d'uso i materiali e componenti possono subire degrado fisico e quindi aver bisogno di manutenzione o sostituzione. Esempio: Baumschlager & Eberle, nell'edificio a Wolfurt, i pannelli in legno esterno non trattato, si sono velocemente degradati, questo però in Austria è abbastanza ricorrente. Si è molto legati tradizionalmente al legno non trattato. Non è dunque un elemento antiestetico. Durante i processi di degrado dell'edificio si possono operare interventi di manutenzione e sostituzione oppure si arriva al fine vita, magari nel caso in cui le nuove normative avessero bisogno di eccessivi interventi di rinnovamento.

Fase di fine vita

1. Demolizione collettiva: rifiuti indifferenziati, non separabili tra di loro. Notevole impatto ambientale. Le macerie possono solo essere eliminate, stoccandole in discariche. Questo processo è attualmente mal visto.
2. Demolizione selettiva: riciclaggio selettivo (esempio Mateo, edificio residenziale nel quartiere Borneo ad Amsterdam). Si possono anche riutilizzare alcuni materiali meno mischiati ad altri. Si tratta di materie prime secondarie che possono riconfluire nel processo edilizio, deriva dal materiale recuperato dopo il suo precedente utilizzo. Nel caso del legno ad esempio è molto tipico. Da trucioli si ottengono ricomposti del legno. Dai rottami di vetro, si può produrre la lana di vetro. Non è vetro ma si evita il conferimento in discarica. Nel caso dei metalli: i rottami vengono rifusi e riformati efficacia di riciclaggi notevole: i nuovi prodotti hanno le stesse caratteristiche prestazionali.
3. Disassemblaggio: esempio Jurgen Reichardt, edificio residenziale a Essen. Ci sono casi rari in cui si cerca di recuperare i mattoni, togliendo la malta…

Edificio come sistema

Esigenza: bisogno che il committente esprime. Ciò che viene richiesto, imposto, reso indispensabile, dall'indole o dai fini di una persona. I futuri utilizzatori non sempre possono esprimere le loro esigenze o non possono immaginarle (bambini di un asilo, ad esempio), per cui il progettista si deve immedesimare nei futuri utenti. Il progettista deve anche saper intuire potenziali bisogni inespressi. Ci sono una serie di classi di esigenza, definite dalla norma.

• Sicurezza
• Benessere (comfort termico, visivo, acustico…)
• Fruibilità (attitudine dell'edificio a poter essere utilizzato in maniera adeguata)
• Aspetto
• Gestione
• Integrabilità (soprattutto impiantistica, tra sistemi)
• Salvaguardia dell'ambiente

Gli obiettivi progettuali: la traduzione dell'esigenza dà origine all'obiettivo teorico ovvero il Requisito: definisce le caratteristiche funzionali, non già la soluzione.

Esempio: → benessere termico: isolare chiusure, riscaldamento spazio interno acustico: isolare chiusure, pareti interne, solaio luminoso: vetrate, verifica ombre portate, orientamento, schermature estive

La risposta al requisito è definita come: Prestazione. È qualcosa che io testo sulla soluzione costruttiva. È il comportamento della scelta progettuale. Va verificato se risponde al bisogno espresso dal requisito. I requisiti possono essere imposti dalle norme, per garantire livello minimo di qualità e la regolazione dei rapporti tra edifici e col paesaggio:

• Vincoli paesaggistici (piani paesistici, vincoli architettonici, archeologici, beni culturali)
• Parametri urbanistici (piano regolatore generale, norme tecniche di attuazione)
• Parametri edilizi (regolamento edilizio, Codice civile, codice della strada)
• Parametri igienico sanitari (regolamento di igiene)

I requisiti relativi all'acustica sono quelli che hanno vincolato di più ultimamente, oltre al decreto legislativo sul risparmio energetico e la legge sismica.

Il processo edilizio

Compartecipano una serie di attori: progettista, committente…

Definizione

La norma UNI 10838:1999 lo definisce come “sequenza organizzata di fasi che portano dal rilevamento delle esigenze della committenza-utenza di un bene edilizio- al loro soddisfacimento attraverso la progettazione, la produzione, la costruzione e la gestione del bene stesso”. Si può riferire a nuove costruzioni o a interventi sul costruito:

• Per interventi di nuova costruzione. Si parte dal progetto.
• Per riqualificazione di edifici esistenti. Occorre trasformare. Si parte dal rilievo delle caratteristiche e prestazioni del bene esistente. Il processo di cantiere sarà di trasformazione dell'esistente: demolizione + ricostruzione; riqualificazione.

Il processo edilizio inizia quando il soggetto, individuo o collettività, prende la decisione di realizzare una costruzione. Stabilisce: tipo, dimensione, forma. Mobilita: uomini e mezzi. Dà avvio a: programmazione, progettazione e costruzione. Il processo edilizio si è evoluto.

Deriva da una nascita storicamente di tipo artigianale. Si sono però evolute le tecnologie e si è diffusa la produzione semi-industriale e industriale. C'è bisogno di più coordinamento. Specificità del processo edilizio:

• Unicità del prodotto finale
• Necessità di confronto col contesto, un luogo preciso (da considerarsi il clima, la cultura etc.)
• Prodotto è un bene immobile, stabile, localizzato
• Il prodotto ha un costo elevato
• Valore del prodotto aumenta col passare del tempo
• Il processo è quasi sempre attivato da committente non professionista
• Processo caratterizzato da multi-organizzazione temporanea

Si articola in tre sottoprocessi principali:

Processo decisionale

… precede la realizzazione, definizione obiettivi, sviluppo metaprogettuale, sviluppo progettuale e programmazione

1. Progetto preliminare: include una serie di elaborati che consentono di dare un'impostazione progettuale di massima.
2. Progetto definitivo: elaborati grafici che mostrano l'articolazione dell'edificio, calcoli strutturali, cme, cronoprogramma…
3. Progetto esecutivo: definizione nel dettaglio dei materiali e dei componenti dell'opera, si fanno calcoli più specifici per la struttura, prezzi, crono più specifico, contratto di appalto e capitolato di appalto.

Processo esecutivo

… fasi operative in base a quanto definito in fase di progettazione e programmazione

Processo gestionale

… alcune società si occupano solo di questa fase, a partire dall'entrata in funzione dell'organismo edilizio. Nel processo edilizio sono coinvolti una serie di operatori:

• Utente
• Committente
• Project manager
• Progettista (architetto, strutturista, impiantista)
• Construction manager
• Costruttore (impresa di costruzioni, industria manifatturiera)
• Autorità di controllo
• Sistema di credito

Più nello specifico:

L'utente fruisce del prodotto finale, può essere un singolo, un nucleo famigliare, un insieme di persone etc. Il committente è l'operatore chiave del processo, lo materializza, lo organizza, lo gestisce. Può coincidere con l'utente. Trasferisce al progettista gli obiettivi di progetto. Il progettista: non è sempre identificabile con un singolo individuo. Tutto l'insieme di specialistiche che consentono di arrivare alla progettazione finale. Il costruttore: impresa di costruzioni e industria manifatturiera. L'impresa di costruzione ha una sua articolazione interna e si interfaccia con l'industria manifatturiera. Le autorità di controllo: autorità locali, aziende sanitarie locali, sovrintendenze monumenti, vigili del fuoco… Il sistema del credito: dopo la crisi del 2008 il sistema del credito è più restio a concedere prestiti per iniziative edilizie e questo ha bloccato un po' il settore.

Nei processi più complessi sono presenti anche:

Il project manager entra in gioco prima dell'avvio dell'attività di progetto. Aiuta il committente nella gestione, fornisce attività di coordinamento di tutto il percorso. Il construction manager, ha il compito di gestire la fase di costruzione. Tiene le relazioni con imprese, subappaltatori, col progettista… il rischio in realtà è che il progettista perda il controllo sulla fase esecutiva. Ci sono diversi modelli di processo attuabili (seguono nella prossima pagina). Attualmente il BIM (Build Information Modeling) permette una gestione tramite un modello virtuale di tutte le fasi. L'informazione è incorporata alla rappresentazione grafica dell'edificio.

I materiali

• Metallici: uno o più elementi metallici miscelati tra di loro: elevata resistenza meccanica e tenacità, deformabilità a caldo e a freddo, elevata conducibilità termica ed elettrica. Sono: acciaio (ferro + alluminio), alluminio e leghe, rame e leghe (cavi elettrici).
• Polimerici: plastiche. Sono materiali dotati di caratteristiche specifiche.