Elementi costruttivi

Capitolo 1

L’EDIFICIO COME SISTEMA

IL PROGETTO TRA VINCOLI E POSSIBILITÀ Il progetto è esito di un processo dialettico tra i vincoli (fisici, materici,

Dev’essere

normativi) che la realtà impone e le possibilità di creatività del progettista, il quale deve unire vincoli e obiettivi/richieste.

concepito come risposta a un bisogno dei destinatari, quindi nella fase preliminare del progetto bisogna definire le esigenze per

Importante è l’equilibrio tra

qualificare e quantificare i bisogni da soddisfare. I requisiti orientano le decisioni progettuali. vincoli e

da un lato vi è il rischio di lasciarsi intrappolare dai vincoli, irrigidendo il progetto; dall’altro,

possibilità: quello di far predominare la

creatività trascurando i vincoli. Il progetto deve confrontarsi con i vincoli normativi che riguardano diversi aspetti:

• Paesaggistica

• Urbanistica

• Edilizia

• Igienico-sanitaria

• Prevenzione sismica

• Acustica

• Comfort e risparmio energetico

Le norme fissano i requisiti obbligatori da rispettare, ma la normativa non esaurisce il quadro dei requisiti che il progetto dovrebbe

considerare. Inoltre, il progetto deve confrontarsi con vincoli di tipo culturale, ossia i caratteri del contesto, legati alla cultura materiale

è l’insieme di opere dell’uomo che si manifestano ripetutamente in determinati luoghi; è l’insieme di

locale. La cultura materiale

edifici che caratterizzano l’architettura diffusa, espressione della collettività. Le forme degli edifici sono connotate in relazione al

contesto climatico. per renderne praticabile l’attuazione:

Il progetto è condizionato anche dalla disponibilità di risorse necessarie

• alla base della costruzione dell’edificio, che possono

Una prima categoria sono le risorse naturali: materie prime e materiali

essere disponibili in loco o importate, con costi variabili. Con lo sviluppo dei mezzi di trasporto il mercato di riferimento è diventato

un mercato globale, con grande disponibilità dei materiali.

• conoscenze relative alle tecniche esecutive in relazione all’impiego di

Una seconda categoria sono le risorse intellettuali:

determinati materiali e alle prestazioni dell’edificio ottenibili dalla scelta di determinate tecniche e materiali. L’attuale complessità

un’interazione tra i diversi specialisti.

di competenze necessarie richiede

La sintesi progettuale si manifesta nel rapporto tra forma degli spazi e materiali e tecniche utilizzate per costruirli. Il progetto è esito

del rapporto tra sistema degli spazi (sistema ambientale) e scelte tecnico-costruttive (sistema tecnologico). Il soddisfacimento dei

singoli componenti dell’edificio e i rapporti tra le prestazioni delle parti assemblate.

requisiti deriva dalla relazione tra prestazioni dei

Un edificio può essere considerato un sistema, costituito da diverse parti ed elementi costituenti che, nel loro insieme, rispondono ai

requisiti. 1

L’individuazione delle esigenze avviene attraverso l’analisi dei

ESIGENZE, REQUISITI, PRESTAZIONI

1. bisogni

da soddisfare, tenendo conto dei vincoli normativi, culturali, ambientali, economici del contesto.

ciò che di necessità si richiede per il corretto svolgimento di un’attività dell’utente. È il bisogno dell’utente.

ESIGENZA: Sono

caratterizzate da un’unità di misura. Classificazione delle esigenze:

• •

Sicurezza Gestione

• •

Benessere Integrabilità

• •

Fruibilità Salvaguardia ambientale

• Aspetto traduzione di un’esigenza in fattori atti a individuare le

REQUISITO: condizioni di soddisfacimento da parte di un organismo edilizio

o di sue parti spaziali o tecniche.

servizio reso e comportamento reale dell’organismo edilizio e delle sue parti.

PRESTAZIONI: Sono il livello di qualità offerto dalla

l’influenza delle azioni che insistono dall’esterno e dall’interno. l’insieme di

costruzione per rispondere a ciascun requisito sotto Sono

proprietà che identificano l’attitudine di una costruzione a svolgere correttamente le sue funzioni e sono la risposta tecnica alle esigenze.

qualità dell’edificio

La è un valore relativo, riferito ai requisiti e agli obiettivi definiti preliminarmente. Le esigenze vengono tradotte

dal progettista in requisiti del progetto, individuando le caratteristiche che devono avere le diverse parti dell’edificio per consentirgli di

soddisfare le esigenze. Le funzioni vengono poi scomposte in compiti assegnati alle singole parti. I requisiti sono la trasposizione tecnica

delle esigenze. Per soddisfare questi requisiti devono essere fatte scelte di progetto riguardando le caratteristiche dei materiali, degli

elementi costruttivi, le relazioni tra le diverse parti. La prestazione è il risultato conseguito in relazione al comportamento dei materiali

e dei componenti scelti o delle soluzioni spaziali.

La tecnologia, disciplina che studia i procedimenti tecnici, ha fornito al progetto i sistemi normativi, concepiti come sistemi di

disposizioni che traducono operativamente acquisizioni scientifico-tecniche.

Le norme si esprimono in termini di requisiti, ovvero di richieste di prestazioni relative alle opere e agli elementi tecnici che le

realizzano, controllano il risultato da ottenere.

1.1 L’APPROCCIO ESIGENZIALE PRESTAZIONALE È una metodologia di supporto alla progettazione degli edifici che

parte dall’analisi e dalla valutazione delle esigenze del committente, passando attraverso i requisiti degli elementi fino alle prestazioni

delle componenti fisiche dell’edificio. Questo è un approccio alla progettazione di tipo oggettuale-descrittivo, ovvero il metodo che

definisce il progetto attraverso la descrizione delle caratteristiche morfologiche, tecnologiche e produttive di ogni elemento tecnico della

costruzione. Una metodologia unicamente oggettuale e descrittiva non consentirebbe di sperimentare nuovi materiali e metodi

costruttivi. È quindi necessario anche un approccio analitico alla progettazione. Il progettista deve poter controllare la qualità

tecnologica degli elementi costruttivi e verificare con un metodo analitico le prestazioni che meglio rispondono alle esigenze.

1.2 CLASSI DI ESIGENZE E RELATIVE DEFINIZIONI

stabilità e resistenza strutturale

Stabilità Limitazione dei rischi di generazione e propagazione incendi, sicurezza degli occupanti, possibilità di

Sicurezza al fuoco evacuare in tempo un edificio in fiamme

Sicurezza degli occupanti nell’utilizzo dell’edificio. Questa è una prestazione legata agli impianti e agli

Sicurezza di utilizzazione infissi

Tenuta al gas, ai liquidi e ai solidi

Tenuta Temperatura e umidità dell’aria

Benessere igrotermico Purezza dell’aria e limitazione degli odori

Benessere atmosferico Isolamento acustico e livello di rumorosità

Benessere acustico verso l’esterno

Illuminazione, aspetto degli spazi e delle pareti, vista

Benessere visivo Elettricità statica, rugosità, umidità, temperatura delle superfici

Benessere tattile Vibrazione, accelerazione e sforzi di manovra

Benessere antropodinamico Pulizia, alimentazione idrica, eliminazione dei rifiuti

Igiene Numero, dimensioni, geometria e relazioni degli spazi e degli impianti

Adattabilità di utilizzazione Conservazione delle prestazioni

Durabilità Costi di costruzione, di funzionamento e di manutenzione

Economia Insieme delle condizioni relative alle incolumità degli utenti, alla difesa e prevenzione di danni in dipendenza

Sicurezza da fattori accidentali,

Insieme delle condizioni relative agli stati del sistema edilizio adeguati alla vita, alla salute ed allo

Benessere svolgimento delle attività degli utenti

Insieme delle condizioni relative all’attitudine del sistema edilizio ad essere adeguatamente usato dagli utenti

Fruibilità nello svolgimento delle attività

Insieme delle condizioni relative alla fruizione percettive del sistema edilizio da parte degli utenti

Aspetto Insieme delle condizioni relative all’economia di esercizio del sistema edilizio

Gestione Insieme delle condizioni relative all’attitudine delle unità e degli elementi del sistema edilizio a connettersi

Integrabilità funzionalmente tra loro

Salvaguardia dell’ambiente Insieme delle condizioni relative al mantenimento e al miglioramento degli stati dei sovra sistemi di cui il

sistema edilizio da parte 2

Si determina dal raggiungimento dell’equilibrio

1.3 LA QUALITÀ EDILIZIA tra i interessi ed esigenze posti dai soggetti coinvolti

nel processo. La qualità e il livello delle prestazioni condizionano lo sviluppo del progetto. L’insieme delle soluzioni tecniche adottate

è l’insieme delle proprietà e delle caratteristiche dell’organismo

costituiscono la risposta progettuale alle esigenze. La qualità edilizia

edilizio o di sue parti che conferiscono ad essi la capacità di soddisfare, attraverso prestazioni, le esigenze espresse o implicite. Coincide

con la qualità delle diverse soluzioni spaziali, distributive e costruttive. La qualità del prodotto edilizio è collegata al processo messo in

atto, ovvero alla sequenza di fasi operative che portano dal rilevamento delle esigenze al loro soddisfacimento.

Gli “stakeholder” sono l’insieme degli individui singoli e delle organizzazioni il cui interesse è coinvolto nell’esecuzione o

nell’andamento di un’iniziativa economica. Sono i soggetti della collettività che influenzano o sono influenzati dal progetto.

Il primo atto richiesto al progettista è quello di affiancare il committente per capirne le esigenze. È necessario analizzare separatamente

le diverse esigenze:

• le esigenze degli utenti sono di sicurezza, igienicità, salute, comfort, facilità di utilizzazione

• sono relative all’economicità di gestione, conservare o accrescimento del valore immobiliare,

le esigenze dei committenti

durabilità e manutenibilità, capacità di adattamento

• riguardano l’uso delle risorse, la salvaguardia dell’ambiente, il soddisfacimento dei bisogni sociali,

le esigenze della collettività

la sostenibilità dei costi.

Esiste un rapporto fra il livello di sviluppo del progetto e la potenzialità di determinare la qualità dell’opera durante il suo ciclo:

• inizia il processo e si inizia a determinare la qualità dell’edificio

con il documento preliminare

• con lo sviluppo del progetto si arriva al progetto preliminare e definitivo

• dell’edificio

terminata la stesura del progetto esecutivo si determina la qualità

• ad opera compiuta la qualità dell’edificio è completamente definita.

1.4 I REQUISITI DELLA COSTRUZIONE Per definire le prestazioni occorre scomporre gli edifici in parti per funzioni e per

caratteristiche costruttive. In questo procedimento le esigenze non sono quantificate, quindi per trovare la soluzione più adeguata

bisogna trovare il modo per esprimere quantitativamente queste esigenze. Il metodo scientifico consiste nel quantificare le esigenze,

specificandone le caratteristiche e rendendoli il più possibile oggettive e misurabili.

Bisogna determinare a priori le prestazioni attraverso una simulazione in fase progettuale, ovvero prevedere in anticipo le prestazioni

dell’intero edificio attraverso l’analisi dei suoi singoli fattori. Occorre scomporre le esigenze individuando i fattori che la determinano

e la loro quantificazione.

Le SPECIFICHE DI PRESTAZIONE rappresentano la determinazione dei livelli di soddisfacimento dei requisiti tecnologici. Sono

la definizione oggettiva e misurabile del livello di prestazione offerto dalle diverse parti dell’edificio. La combinazione delle specifiche

dall’insieme degli elementi tecnici determina la qualità fisico-tecnica dell’organismo edilizio e consente di valutare

di prestazioni offerte

il livello prestazionale ottenibile da una determinata scelta tecnologica in relazione al costo da sostenere.

Vengono prese in considerazione due principali fattori di esigenze: il benessere acustico e il benessere igrotermico.

Il controllo delle condizioni di benessere acustico è la prestazione principale che l’involucro edilizio

IL BENESSERE ACUSTICO

considerare le sorgenti di rumore che possono essere generate all’interno degli edifici, il tipo di rumore

deve garantire. Si devono

prodotto dall’esterno e la modalità di progettazione nell’edificio. Le modalità di riduzione del rumore si concretizzano nell’uso dei

materiali isolanti ed assorbenti.

Le prestazioni di isolamento acustico vengono espresse da tre valori principali:

• il potere fonoisolante: isolamento dal rumore propagato per via aerea tra pereti. Dipende da: conformazione morfologica, elementi

schermanti, caratteristiche degli elementi opachi e trasparenti, presenza di piccoli elementi che possono costituire ponti acustici

• l’isolamento isolamento dal rumore propagato per via aerea proveniente dall’esterno

acustico normalizzato di facciata:

• il livello di calpestio normalizzato: isolamento acustico al calpestio tra gli ambienti

Nella progettazione degli spazi interni, per assicurare un adeguato comfort acustico, deve essere tenuto in considerazione:

• è un indice dell’”eco” che si forma all’interno

il tempo di riverberazione: degli ambienti (minore è il tempo di riverberazione,

maggiore è il comfort per gli utenti). Dipende dal volume degli ambienti e dalle frequenze del rumore generato al loro interno

• l’indice di intellegibilità del parlato: misura la qualità delle parole trasferite da chi parla verso chi ascolta. 3

IL BENESSERE TERMICO E IGROTERMICO Per garantire questo benessere le caratteristiche più rilevanti riguardano gli elementi

di involucro dell’edificio:

• la resistenza termica: resistenza che oppone una barriera edilizia al passaggio del calore. E la trasmittanza termica, la quale

condiziona la possibilità di ridurre le dispersioni termiche di un edificio quando il differenziale di temperatura fra esterno e interno

è rilevante

• la capacità termica, o inerzia termica: proprietà di un elemento di involucro di immagazzinare calore, attraverso la quale una

parete contribuisce a mantenere maggiormente costante la temperatura all’interno degli ambienti. L’inerzia termica è la

propensione di un materiale a produrre uno sfasamento dell’onda termica, cioè quella proprietà in grado di far si che il flusso

termico che si accumula all’interno della parete sia rilasciato in maniera dilazionata nel tempo. La proprietà del materiale sottesa

all’inerzia termica è la capacità termica: dipende da due caratteristiche proprie di ciascun materiale:

• Calore specifico: calore necessario per far variare di un grado la temperatura di una massa unitaria

• Densità

La capacità termica è il rapporto fra la massa della parete e il calore specifico, quindi più aumenta la massa più aumenta la sua

inerzia termica.

È importante considerare il comportamento igrometrico delle pareti perimetrali per evitare condensazione superficiale o interstiziale.

L’isolamento termico è la proprietà del materiale che consente di diminuire la differenza di temperatura che si ritrova fra la superficie

interna e quella esterna della parete. Il controllo di esso è dato dalla proprietà di resistenza termica di un materiale. I materiali da

costruzione hanno caratteristiche di conduttività termica differenti, quindi le prestazioni di isolamento termico dipendono dai materiali

scelti. Anche l’aria è un isolante termico. temperatura dell’aria, relativa dell’aria,

FATTORI DEL BENESSERE IGROTERMICO: umidità temperatura delle pareti, velocità

dell’aria. Per ciascun fattore occorre quantificare le zone di benessere per la quali possono essere definite in maniera macroscopica le

indicazioni di prestazione. temperatura dell’aria, umidità relativa dell’aria, velocità dell’aria.

ZONE DI BENESSERE IGROTERMICO:

Le norme UNI stabiliscono le prestazioni che caratterizzano un determinato elemento della costruzione o un componente edilizio e

definiscono i modi per misurarle. Questo consente di stabilire a priori quale sarà la prestazione di quel determinato elemento, garantendo

una progettazione più oggettiva e la determinazione a priori della qualità finale attraverso una simulazione delle soluzioni tecniche e

dei prodotti. La simulazione delle prestazioni avviene attraverso metodi di misurazione unificati che stabiliscono le condizioni in cui

devono essere posti gli elementi in laboratorio, le condizioni di partenza e le procedure di messa in funzione degli agenti. Una volta

definiti requisiti e prestazioni della costruzione bisogna specificare il livello di soddisfacimento del requisito per ciascuna tipologia di

costruzioni. Bisogna specificare gli agenti che influenzano la costruzione e distinguere quelli di origine esterna e quelli di origine interna

alla costruzione.

Tra i principali agenti interni troviamo:

• agenti meccanici: carichi accidentali o permanenti, forze e deformazioni imposte dovuti a ritiri o dilatazioni, energia statica

• agenti elettromagnetici: irraggiamento artificiale, elettricità statica, magnetismi dovuti agli apparecchi

• generato dalle persone, dall’impianto di riscaldamento

agenti termici: calore

• agenti chimici: acqua, soventi, ossidanti, acidi

• agenti biologici: batteri, piante domestiche, animali domestici

Tra i principali agenti esterni troviamo:

• agenti meccanici: carichi di neve o di acqua, pressione dei suoli o delle acque, pressione del ghiaccio, vento, grandine

• agenti elettromagnetici: irraggiamento solare, fulmini

• cicli di riscaldamento