Appunti completi di Costruzioni Edili

Tecnologia e qualità dei prodotti edilizi

Performance based design e produzione: principi fondamentali

Osservazioni preliminari

La tecnologia degli elementi costruttivi si pone come obiettivo la conoscenza delle caratteristiche delle costruzioni edili e cioè:

• Dei singoli componenti edilizi
• Di un edificio nel suo insieme qualunque sia il luogo in cui avviene questa produzione (una fabbrica/officina, il cantiere edile)

Esistono diversi modi per produrre un certo elemento, quindi i processi e le scelte progettuali vengono effettuate con un approccio rivolto agli scopi. Un cliente decide l'acquisto di un prodotto in relazione a ciò che essa "sa fare", e quindi alle sue prestazioni. Queste ultime vengono dall'acquirente analizzate, comparate, inserite in un orizzonte di costi finali (compreso il livello estetico). Appare quindi logico che i progettisti orientino la loro attività alla implementazione e al riconoscimento di queste prestazioni, che rappresentano il trait d'union con il loro futuro cliente, e con la sua eventuale soddisfazione per l'acquisto effettuato.

La progettazione e la produzione edilizia devono perciò essere orientati agli scopi che vogliono ottenere e non ai modi e alle risorse che ritengono corretto impiegare. Sono piuttosto i metodi di produzione che mutano in relazione a nuovi obiettivi di prestazione (innovazione). Questo approccio è alla base di tutti i processi di implementazione della qualità di prodotti o di servizi in tutti i settori produttivi (Means to ends).

Concetto di qualità

Per qualità si intende il grado in cui un insieme di caratteristiche di un prodotto soddisfa esigenze o aspettative, che possono essere espresse, implicite o cogenti:

• Espressa, cioè specificata in un documento, che ne costituisce una prova scritta.
• Implicite, sono quelle relative alle minime prestazioni attese e non necessitano di ulteriori specificazioni per risultare vincolanti.
• Cogenti, sono invece quelle legate alle prescrizioni di legge, e che perciò hanno carattere obbligatorio.

Non va però confuso il concetto di qualità con quello di classe del prodotto: per classe si intende la categoria (o grado) attribuito a differenti requisiti per la qualità relativi a prodotti aventi la stessa utilizzazione funzionale. Nello stabilire un requisito per la qualità, la classe è generalmente specificata. Il livello qualitativo di un prodotto/servizio è quindi connesso al grado di soddisfazione delle esigenze del cliente. Alta qualità significa elevata soddisfazione delle esigenze del cliente; se questo livello di soddisfazione è minore, la qualità del prodotto sarà inferiore. Al prodotto verranno richiesti alcuni requisiti i quali saranno la traduzione delle esigenze del cliente; ciò vuol dire che riguardo ad ognuno di questi requisiti la risposta del prodotto - la classe di prestazione - potrà essere di maggiore o minore livello a seconda delle esigenze che il cliente ha manifestato. Quindi il livello di qualità è legato solamente alla capacità di rispondere, con le proprie prestazioni, al sistema di requisiti che corrisponde alle esigenze del cliente. Ciò vuol dire che si possono avere prodotti di classe inferiore in grado di essere considerati di altissima qualità, in quanto rispondono ad un quadro di richieste magari di modesta entità.

Performance based approach

Un approccio orientato alle prestazioni (Performance Based) focalizza quindi i target di prestazione richiesti: dai bisogni degli utenti finali dell'edificio e dai propositi di redditività dell'investimento. Questo orientamento di metodo è alternativo a un approccio prescrittivo, che si concentra essenzialmente sulla descrizione di tipo e modalità dei materiali impiegati, sui metodi di costruzione, e sulle lavorazioni. Per rendere praticabile questo approccio occorre che committenti ed utenti finali di un edificio siano in grado di esprimere i loro bisogni e tradurli in termini di prestazioni richieste. Inoltre, i produttori di componenti edilizi devono rendere riconoscibili i propri prodotti attraverso l’identificazione (con metodi trasparenti) sul piano delle prestazioni offerte. I bisogni (esigenze) in termini di prestazioni richieste possono essere espressi solo a mezzo di un processo di Programmazione/Progettazione che possa tradurre ciò che è richiesto dal committente per l'uso previsto nelle caratteristiche richieste all'edificio per consentire con successo quello stesso uso (Performance Based Design).

Le prestazioni dei prodotti edilizi vengono individuate con un processo di qualificazione che si traduca in prestazioni riconoscibili in modo trasparente, e misurate con metodi ripetibili e condivisi da tutti gli operatori. Il problema è quindi quello di conoscere questo linguaggio delle prestazioni ed avere strumenti efficaci per poterlo utilizzare. Il progetto edilizio si pone quindi lo scopo di rendere esplicite le prestazioni che saranno conformi ai propositi del committente; di prevedere l’utilizzo di materiali e componenti adeguati per l’ottenimento di quelle prestazioni.

Performance based design

È il progetto orientato alla individuazione ed implementazione delle prestazioni.

• Il primo atto fondamentale per poter iniziare il cammino verso la qualificazione del processo edilizio è la delineazione del quadro delle esigenze.
• Nel progetto le caratteristiche a cui non viene dedicata alcuna specifica vanno ridotte al minimo, se si vuole ridurre al minimo la possibilità di contenzioso tra le parti.
• Se il rispetto delle sole normative cogenti rappresenta il livello d’ingresso del prodotto edilizio (la classe minima), qualsiasi esigenza di livello superiore o relativa ad aspetti non presi in esame nella normativa cogente va espressamente specificata.
• Al manufatto edilizio verranno richiesti diversi requisiti i quali saranno la traduzione delle esigenze del committente.
• Il soddisfacimento di quei requisiti potrà avvenire a diversi livelli che definiranno la classe del prodotto.
• Si definisce la qualità dell’edificio e delle sue singole parti, in ragione della maggiore o minore corrispondenza tra requisiti richiesti e prestazioni offerte.
• Esigenze, requisiti e prestazioni sono quindi le parole chiave per impostare il problema della qualità del prodotto edilizio, e di tutto l'approccio rivolto alle prestazioni.

Requisiti essenziali delle costruzioni

Le prestazioni di comportamento dell'edificio vanno prese in riferimento ai requisiti essenziali delle costruzioni individuati dalla UE (Regolamento n. 305/2011), essi sono i seguenti: resistenza meccanica e stabilità, sicurezza in caso di incendio, sicurezza e accessibilità nell’uso, protezione contro il rumore, risparmio energetico e ritenzione del calore, igiene, salute e ambiente, uso sostenibile delle risorse naturali. Ma oltre i 7 requisiti essenziali UE, altri aspetti possono risultare connotanti per la concezione dell'edificio e la definizione delle caratteristiche degli elementi edilizi. Tra questi vanno segnalati: fruibilità degli spazi, gestione, manutenibilità, aspetto. Tutti i requisiti indicati richiedono specifiche attenzioni durante le fasi di programmazione, progetto e costruzione per consentire all'edificio di rispondere alle esigenze di chi lo utilizza.

Dettagli sui requisiti essenziali

Resistenza meccanica e stabilità

Le opere di costruzione devono essere concepite e realizzate in modo che i carichi cui possono essere sottoposte durante la realizzazione e l'uso non provochino:

• Il crollo, totale o parziale, della costruzione
• Gravi ed inammissibili deformazioni
• Danni ad altre parti delle opere di costruzione, o a impianti principali o accessori, in seguito a una grave deformazione degli elementi portanti
• Danni accidentali sproporzionati alla causa che li ha provocati

La formulazione del requisito obbliga ad esaminare il comportamento del fabbricato: nelle normali condizioni di esercizio e in caso di eventi eccezionali (eventi sismici, nevicate o bufere di vento eccezionali), o accidentali (incendi) o combinazioni particolari di eventi. Le condizioni di esercizio dovranno essere fronteggiate dal fabbricato per tutta la sua vita senza danneggiamenti significativi. Gli eventi straordinari dovranno essere affrontati dall'edificio con livelli di danneggiamento congrui alla causa che li ha provocati.

È opportuno osservare come il requisito coinvolga il comportamento non solo delle strutture portanti ma anche di elementi secondari, che potrebbero essere ritenuti erroneamente "secondari" ed invece risultare significativi per la sicurezza degli occupanti. Mentre la "magnitudo" delle azioni ed i livelli di danneggiamento sono soggette sia ad indicazioni normative sia in accordo con il Committente.

Sicurezza in caso di incendio

Le opere di costruzione devono essere concepite e realizzate in modo che, in caso di incendio:

• La produzione e la propagazione del fuoco e del fumo al loro interno e ad edifici vicini siano limitate
• La capacità portante dell'edificio possa essere garantita per un periodo di tempo determinato, in modo tale che gli occupanti possano abbandonare le opere di costruzione o essere soccorsi
• Si tenga conto della sicurezza delle squadre di soccorso

Sicurezza e accessibilità nell'uso

Le opere di costruzione devono essere concepite e realizzate in modo che il loro funzionamento o uso non comporti rischi inaccettabili di incidenti o danni (scivolamenti, cadute). In particolare, le opere di costruzione devono essere progettate e realizzate tenendo conto dell’accessibilità e dell'utilizzo da parte di persone disabili.

Quindi dalla declaratoria si possono individuare 3 obiettivi principali:

• Riduzione del numero di incidenti durante l’uso corrente degli edifici o delle loro parti: il progetto edilizio deve minimizzare la probabilità di infortuni derivanti da cadute, scivolamenti, collisioni o altro. I principali obiettivi sono: eliminazione della presenza di vetri o altri materiali pericolosi, presenza di superfici non scivolose, percorsi pedonali e carrabili separati ed agevoli senza ostacoli, e corretta illuminazione dei percorsi. Mentre la riduzione del rischio di ustioni, folgorazioni o ferimenti coinvolge invece gli elementi impiantistici
• Riduzione del rischio dovuto ad intrusioni ed effrazioni: protezione contro il crimine, requisito di notevole interesse per le committenze. Si deve considerare: le difese passive dell’edificio (serramenti o elementi di tamponatura) e le difese attive (impianti di segnalazione e allarme)
• Accessibilità all’edificio anche da parte di utenze non completamente abili

Protezione contro il rumore

Le opere di costruzione devono essere concepite e realizzate in modo che il rumore cui sono sottoposti gli occupanti e le persone situate in prossimità si mantenga a livelli che non possano nuocere alla loro salute. L’obiettivo principale del progetto riguarda il comfort acustico: capacità di identificare, limitare e quantificare le sorgenti di rumore provenienti dall’esterno e dall’interno del fabbricato e adottare livelli di isolamento coerenti con le sollecitazioni acustiche e le destinazioni d’uso degli ambienti.

Risparmio energetico e ritenzione del calore

Le opere di costruzione e i relativi impianti di riscaldamento, raffreddamento, illuminazione e aerazione devono essere concepiti e realizzati con l’obiettivo del contenimento dei consumi energetici, tenuto conto degli occupanti e delle condizioni climatiche del luogo. Quindi le opere di costruzione devono essere efficienti sotto il profilo energetico e durante la loro costruzione e demolizione deve essere utilizzata quanta meno energia possibile. Va tenuto in conto il carattere potenzialmente conflittuale del requisito, che da un lato impone il contenimento dei consumi energetici, ma dall'altro richiede adeguate condizioni di comfort ambientale.

Riguardo al comfort termico, il requisito richiede, sul piano metodologico:

• Individuazione delle condizioni di comfort termico per i diversi ambienti di un edificio
• La corretta previsione delle condizioni ambientali che interesseranno l’edificio
• La predisposizione di frontiere edili (opache e trasparenti) in grado di contenere le suddette variazioni ambientali (difese passive)
• La predisposizione di impianti i quali minimizzando i consumi energetici possano mantenere le condizioni di comfort non ottenibili con le sole difese passive

Riguardo al comfort visivo, il requisito richiede, sul piano metodologico:

• Verificare che le attività svolte all’interno di un edificio possano avvenire in condizioni corrette di illuminamento. Ciò riguarda sia la salute degli occupanti che la loro sicurezza
• Vanno valutate sia le condizioni di illuminamento diurno che quelle assistite da impianti di illuminazione artificiale, e il loro rapporto
• Di rendere minimi gli impatti energetici derivanti dall’utilizzo degli impianti di illuminazione artificiale

Igiene, salute e ambiente

Le opere di costruzione devono essere concepite e realizzate in modo da non rappresentare una minaccia per l'igiene o la salute e la sicurezza dei lavoratori, degli occupanti o dei vicini e da non esercitare un impatto eccessivo sulla qualità dell'ambiente e sul clima, durante la loro costruzione, uso e demolizione (ciclo di vita), in particolare a causa di uno dei seguenti eventi: sviluppo di gas tossici; emissione di sostanze pericolose, emissioni di radiazioni pericolose; dispersione di sostanze pericolose nelle falde acquifere, umidità in parti o sulle superfici delle opere di costruzione.

Uso sostenibile delle risorse naturali

Le opere di costruzione devono essere concepite, realizzate e demolite in modo che l'uso delle risorse naturali sia sostenibile e garantisca in particolare quanto segue:

• Riciclabilità dei loro materiali e delle loro parti dopo la demolizione
• La durabilità delle opere di costruzione
• L'uso, nelle opere di costruzione, di materie prime e secondarie ecologicamente compatibili

Altri requisiti connotanti l’edificio

Un edificio è dedicato ad una o più funzioni, che può svolgere più o meno efficacemente. Per verificare questa efficacia si svolgono analisi funzionali degli spazi per determinare:

• Quantità e qualità degli spazi dedicate alle singole funzioni, degli spazi aggregati
• Assetti distributivi e percorsi interni ed esterni che connettono tra loro spazi a diversa destinazione
• Comodità d’uso e manovra degli elementi edilizi

Gestione degli edifici

Il progetto deve analizzare il rapporto tra costi di costruzione e costi di gestione. Si tratta di due grandezze antagoniste (nel senso che spesso innalzando i costi di costruzione possono diminuire i costi di gestione) e quindi il loro rapporto è frutto del progetto.

• Costi di costruzione: costo dei materiali e delle lavorazioni, più il tempo in cui l’edificio non risulterà disponibile a cogliere i frutti dell’investimento
• Costi di gestione: sono le spese correnti riguardanti i consumi e le spese di manutenzione

Tra gli aspetti gestionali, particolare importanza assume la manutenzione degli edifici. Il progetto orientato alla manutenzione valuta per tutti i componenti le condizioni in cui si svolgeranno le operazioni di manutenzione programmata. Si analizzano quindi: la facile e economica raggiungibilità degli elementi; esistenza di spazi adeguati per le procedure manutentive; compatibilità delle operazioni manutentive con le funzionalità interne dell’edificio.

Aspetto

L'aspetto è un requisito importante legato al mantenimento nel tempo del suo aspetto. Le problematiche coinvolte riguardano:

• Resistenza agli agenti aggressivi: derivanti dall’ambiente esterno ed interno
• Resistenza al gelo: (danneggiamenti visibili della superficie, soprattutto in materiali porosi)
• Resistenza all’irraggiamento: che può condurre ad alterazioni di colore delle superfici
• Stabilità morfologica: legata alla sensibilità ai cicli di temperatura cui un elemento è sottoposto, con possibili deformazioni, o alla scarsa capacità nel sopportare carichi localizzati (neve, calpestio)
• Pulibilità: raggiungibilità di tutte le superfici
• Resistenza agli urti e all’usura
• Limitazione della condensazione

Sono stati appena introdotti i comportamenti di riferimento per le costruzioni edilizie. Ora vediamo come vengono espresse le esigenze, requisiti e prestazioni riguardo alle classi di comportamento.

Fasi e tecniche del performance based design

Le esigenze sono “le necessità che si richiedono per il corretto svolgimento di un’attività dell’utente o di una funzione tecnologica”. Esse possono essere rilevate da parte dell'utenza e/o della committenza, ma anche con l'ausilio di tecnici specializzati nella interpretazione e nell'indirizzo delle tendenze tecniche e culturali.

La rilevazione delle esigenze consiste:

• Nella individuazione efficace del fabbisogno del committente e dell'effettiva necessità dell'intervento edilizio
• Nel corretto svolgimento di una analisi delle attività dell’utenza futura
• Nell’analisi delle condizioni ambientali e tecnologiche in cui le attività dovranno essere svolte

Tali attività vengono svolte in fase di programmazione nel documento preliminare alla progettazione.

Documento preliminare alla progettazione

Il Committente ha il compito di individuare le esigenze, i requisiti e i vincoli da porre alla base dell’intervento da realizzarsi, attraverso la definizione di un documento preliminare alla progettazione. Ciò deve essere compiuto in modo adeguato per garantire il successo dell'intervento stesso.