Fondamenti di tecnologia dell'architettura

Il processo edilizio

Definizione e normativa

Processo: Successione di fatti o fenomeni caratterizzanti dall'avere tra loro un nesso più o meno profondo. Un processo ha un inizio e una fine e nel mezzo ci sono altre fasi. Il frutto dell'insieme delle fasi è il raggiungimento di un obiettivo (nel nostro caso la realizzazione di un edificio). Le fasi devono essere allineate secondo una certa logica, rappresentata da consuetudini, regole scientifiche, norme e leggi: procedura.

Processo edilizio: Sequenza di operazioni finalizzate alla realizzazione di un manufatto. La Norma UNI 7867 parte 4.a definisce il processo edilizio come "sequenza organizzata di fasi operative che partono dal rilevamento di esigenze al loro soddisfacimento in termini di produzione edilizia".

Normativa procedurale

Fissa le regole attraverso cui si svolge il processo edilizio.

Fasi del processo edilizio

• Espressione delle esigenze/promozione e programmazione
• Progettazione
• Approvazione del progetto da parte delle autorità
• Scelta degli esecutori delle opere
• Esecuzione dell'opera
• Consegna del manufatto e controllo tecnico e amministrativo finale
• Uso/gestione/manutenzione del manufatto costruito
• Esercizio/adeguamento/rinnovamento/demolizione

Da 1 a 3: processo di concezione del manufatto (o processo decisionale - sottoprocesso 1)

Da 4 a 6: processo di costruzione del manufatto (o processo esecutivo - sottoprocesso 2)

Da 7 a 8: processo di esercizio (o processo gestionale - sottoprocesso 3)

Operatori del processo

Operatori: Attori del processo, gli esecutori materiali delle singole operazioni che costituiscono le fasi del processo edilizio. I principali sono:

• Utente
• Committente (che talvolta può coincidere con l'utente)
• Progettista
• Costruttore del manufatto e delle sue parti (impresa e produttore di materiali e componenti)
• Autorità di controllo
• Finanziatore

Le prime quattro potrebbero coincidere in un'unica persona.

Dettaglio delle fasi del processo edilizio

1. Espressione esigenze/promozione e programmazione

Vengono definiti in termini qualitativi e quantitativi gli obiettivi del processo e viene definito il tema (ristrutturazione, nuova costruzione, …). Qui entrano in gioco committente e operatore tecnico.

• Scelta del suolo
• Reperimento capitali necessari all'operazione
• Individuazione delle caratteristiche e dei tempi del processo edilizio (cronoprogramma)
• Individuazione delle caratteristiche fisiche del manufatto da costruire
• Predisposizione dei criteri per la scelta del progettista e del brief, cioè le informazioni di base per la progettazione

2. Progettazione

Si inizia a mettere a punto il progetto dell'opera da realizzare e del dossier necessario per la consultazione e la scelta dell'esecutore delle opere di costruzione. Si hanno tre fasi:

• Progetto preliminare: schematizzazione della soluzione architettonica, delle scelte tecniche e tecnologiche, stima sommaria dei costi
• Progetto definitivo: specificazione del progetto preliminare
• Progetto esecutivo: implementazione del progetto definitivo con i progetti specialistici (strutture, impianti, attrezzature specifiche), calcolo delle quantità fisiche e relativi costi, definizione del programma operativo del cantiere

La figura chiave è il progettista/operatore tecnico.

3. Approvazione del progetto da parte delle autorità

Il committente approva il progetto esecutivo e le autorità di controllo lo validano. Figure: committente e autorità di controllo.

4. Scelta degli esecutori delle opere

Viene indetta una gara d'appalto. Si sceglie il costruttore (o dell'esecutore dell'intera opera o dell'opera in parti), scelta diversa a seconda che ci si trovi di fronte a un processo basato su finanziamenti privati (si sceglie in genere un'impresa edile), pubblici (qui entra in gioco l'appalto pubblico e i bandi) o misti. Figura: committente.

5. Esecuzione dell'opera

Il manufatto viene eseguito materialmente dal costruttore e dai suoi fornitori sotto il controllo dei tecnici di fiducia del committente. Figure: costruttore e direttore dei lavori.

È ipotizzabile un intervento del sistema del credito per dotare il costruttore del supporto finanziario in attesa dei pagamenti degli anticipi (stati di avanzamento dei lavori) sull'importo complessivo dovuto dal committente. Figura: sistema del credito.

6. Consegna del manufatto e controllo tecnico e amministrativo finale

Viene consegnato il manufatto al committente. Egli fa una verifica tecnica e amministrativa con l'intervento dei propri tecnici di fiducia. Il sistema del controllo pubblico verifica la legittimità delle opere, nonché il rispetto delle norme edilizie e urbanistiche e dei requisiti fisico-ambientali. Qui viene dato il certificato di agibilità e vivibilità dell'edificio. Figure: committente e sistema del controllo pubblico.

7. Uso/gestione/manutenzione del manufatto costruito

Si fruisce il manufatto, per il cui svolgimento l'utente sviluppa le attività proprie della fase gestionale, fra cui le attività di manutenzione ordinaria, amministrazione, pulizia dell'immobile, … Egli può intrattenere rapporti con il sistema del credito (mutuo). Figure: utente e sistema del credito.

8. Esercizio/adeguamento/rinnovamento/demolizione

Durante l'esercizio alcune attività possono configurarsi sotto forma di ulteriori processi (costruzione, progettazioni specifiche, consultazione di imprese, richiesta di finanziamenti, …): manutenzioni straordinarie e di riqualificazione tese all'adeguamento tecnologico e/o funzionale dell'immobile. Figure: utente, sistema del credito, sistema del controllo pubblico, committente e progettista.

Operatori del processo edilizio

Utente: Soggetto del processo edilizio e colui che fruisce del bene quando questo viene realizzato. Egli comunica le sue esigenze in modo diretto o indiretto mediante il committente.

Committente: Colui che commissiona l'opera e la fa costruire. Successivamente o la utilizza (nel caso in cui committente e utente coincidano) o ne promuove la vendita/locazione. Egli sceglie il progettista e gli trasmette le informazioni/obiettivi mediante un Programma di Progetto.

Progettista: Colui che definisce le caratteristiche dell'opera e ne dispone gli elaborati grafici, tecnici e amministrativi. Generalmente è un team con un project manager.

Costruttore: Al suo interno fanno capo due diverse entità imprenditoriali:

• Impresa di costruzione: mediante un'organizzazione autonoma realizza materialmente il fabbricato
• Industria manifatturiera: mette a disposizione i prodotti e i componenti, le attrezzature e le macchine

Autorità di controllo: Operatori che, mediante norme, regolamenti e disposizioni, condizionano il processo edilizio e ne controllano i risultati. Es. comuni, unità sanitarie locali, soprintendenze ai monumenti, vigili del fuoco.

Finanziatore: Operatori che mettono a disposizione le risorse finanziarie necessarie allo svolgimento e realizzazione del processo edilizio.

Le relazioni che si instaurano tra le figure sono numerose. Tradizionalmente le figure intervengono in tempi diversi e ogni tanto si parlano, ma ora con il tempo il processo è complesso, esistono magari delle figure che coordinano tutto il processo e che poi consegnano l'opera intera.

Metodologia BIM

Possono essere presenti differenti metodologie operative, come ad esempio il BIM (Building Information Modeling), il sistema informativo digitale della costruzione. È composto da un modello 3D integrato con i dati fisici, prestazionali e funzionali dell'edificio (è come se si creasse un gemello virtuale della nostra vita).

• Pianificazione
• Progettazione
• Costruzione
• Gestione operativa

Virtualmente riesco a gestire fino al minimo dettaglio di tutto ciò che è collegato all'edificio.

Le regole del processo

Tutto è normato, ci sono delle specifiche procedure che governano sia a livello nazionale sia internazionale il processo edilizio. La procedura può essere data da un apparato legislativo, con valore cogente (reato). Possono essere presenti anche norme tecniche fissate da enti di normazione nazionali, europei e internazionali (UNI; ISO, …), con valore di raccomandazione. Queste tecniche sono create in particolare in presenza di vuoti legislativi.

Struttura di fondazione

Norma UNI 8290

L'organismo edilizio è un insieme di parti assemblate tra loro per dare vita a un organismo complesso, in grado di offrire prestazioni che devono rispondere a delle esigenze di partenza. La norma UNI 8290 scompone l'edificio in parti, chiamate unità tecnologiche. All'interno delle unità tecnologiche vi sono gli elementi tecnici.

Unità tecnologiche ed elementi tecnici

Unità tecnologica: Unità che si identifica con il raggruppamento di funzioni, compatibili tecnologicamente e necessarie per ottenere prestazioni ambientali.

Elementi tecnici: Prodotti edilizi capaci di svolgere completamente o parzialmente funzioni proprie di una o più unità tecnologiche.

Classi di unità tecnologiche e elementi tecnici

Gli edifici hanno bisogno di essere stabili sul terreno, e questa stabilità è garantita dalle strutture di fondazione.

Struttura di fondazione

Unità tecnologica che funge da collegamento statico tra edificio e suolo. La funzione della struttura di fondazione è il trasferimento dei carichi provenienti dalla struttura in elevazione al terreno (e anche i carichi accidentali come la neve sulla copertura). A terra ci deve essere una base che permetta alla struttura di stare in equilibrio, ricevendo una spinta uguale contraria dal basso.

Tipologie di fondazione

La tipologia di fondazione dipende da:

• Entità dei carichi da trasferire
• Caratteristiche del terreno
• Andamento planimetrico del terreno
• Profondità di un interramento della fondazione
• Presenza di falda acquifera
• Forma dell'area oggetto dell'edificazione
• Forma dell'edificio
• Struttura portante in elevazione dell'edificio

A seconda del tipo di edificio che voglio costruire posso realizzare:

• Struttura a telaio (o puntiforme)
• Struttura continua portante

Struttura a telaio

Costituita da elementi leggeri puntiformi (pilastri), elementi orizzontali (travi) e piedi (plinti).

Struttura a pareti portanti

Si utilizza nel caso di edifici bassi. Le pareti portanti sono solitamente in laterizio (se sono in calcestruzzo armato prende il nome di struttura a setti). Questa fondazione possiede una base di appoggio più ampia dei plinti.

Struttura portante mista

Si può avere un perimetro di struttura portante continua e all'interno dei pilastri.

Progettazione della fondazione

Le tipologie di fondazione si distinguono in due famiglie:

• Fondazioni dirette o superficiali (plinti, travi rovesce, platee) che non necessitano di uno scavo profondo
• Fondazioni indirette o profonde (pali e micropali) quando il terreno necessario per tenere su l'edificio si trova in profondità

Prima della costruzione delle fondazioni si devono fare una serie di interventi sul terreno funzionali alla costruzione del fabbricato:

• Scavo (sbancamento)
• Realizzazione di diaframmi e muri controterra o palancole (barriere nel caso di terreni con acque superficiali o falde)
• Consolidamento del terreno tramite iniezioni o tecnologie che ne alterano la composizione
• Modellazione del terreno per rispondere ad esigenze progettuali particolari

È sempre presente uno strato di calcestruzzo povero di cemento al di sotto di tutte e fondazioni, chiamato magrone, spesso almeno 10cm.

Fondazioni dirette

Le fondazioni dirette si suddividono in:

• Discontinue: Vengono utilizzati i plinti. Si utilizzano per ripartire su una superficie limitata il carico trasmesso dai pilastri.
• Continue, si suddividono in due tipologie:
  • Viene usata la trave rovescia o la platea (solettone in calcestruzzo) nel caso di strutture con pilastri molto ravvicinati
  • Vengono usati cordoli di fondazione in cemento armato nel caso di strutture con setti di muratura portante

Le strutture di fondazione sono sempre in calcestruzzo armato, indipendentemente dalla costruzione che poggia sopra.

Fondazioni dirette discontinue

I plinti sono realizzati con blocchi di calcestruzzo armato gettato in opera o prefabbricato e possono avere forme differenti in base al terreno su cui si posizionano (quadrati, rettangolari, trapezoidali). Le fondazioni possono essere a plinti isolati nel caso di un terreno sufficientemente e uniformemente resistente, altrimenti i plinti vengono collegati con cordoli in calcestruzzo armato, perché altrimenti isolati non sarebbero in grado di assorbire cedimenti differenziati.

Nel caso di una struttura in acciaio, questa poggerà su plinti in calcestruzzo. L'unione tra i due avverrà mediante una piastra e tirafondi annegati nel calcestruzzo (bulloni).

Fondazioni dirette continue

Le fondazioni continue distribuiscono uniformemente sul terreno i carichi trasmessi dalle sovrastanti strutture portanti, siano esse murature o pilastri (ravvicinati).

Fondazioni dirette continue - Cordolo

I cordoli possono essere differenti possono essere armati o meno a seconda del peso da sostenere. Realizzazione: vengono fatti gli scavi e viene gettato il calcestruzzo o direttamente nel terreno o dentro casseformi.

Fondazioni dirette continue - Trave rovescia

Si utilizza nel caso di una struttura superiore verticale realizzata mediante pilastri. In base al carico che deve sostenere il collegamento delle travi rovesce può essere in un'unica direzione (con però una trave di testata nel senso opposto) o può essere ortogonale. È possibile realizzare, ortogonalmente al senso delle travi, uno strato di magrone sovrastato da strutture a cupola/igloo in modo da creare un'intercapedine d'aria che possiede diverse funzioni. Realizzazione: viene appoggiata un'armatura sullo strato di magrone, vengono posizionati i casseri e gettato il calcestruzzo.

Fondazioni dirette continue - Platea

La fondazione a platea in calcestruzzo armato o meno viene usata quando l'edificio è di dimensioni ampie e di peso elevato. La platea di fatto diventa un solaio per un eventuale pavimento di garage o spazio sottostante. È possibile avere pilastri che arrivano direttamente sulla platea o la presenza di più o meno travi ortogonali che irrigidiscono la struttura e che collegano i pilastri della struttura verticale.

Questa stessa struttura può essere usata nel caso in cui si voglia alleggerire la fondazione e usare meno calcestruzzo armato. Verrà realizzato un solettone meno spesso sovrastato da travi principali e secondarie, il tutto in un'unica gettata. In questo caso verrà chiamata Fondazione a Platea Nervata.

Si possono anche creare le Platee Scatolari, formate da nervature verticali incrociate di piccolo spessore ma notevole altezza, collegate superiormente e inferiormente da solette continue. Fasi di realizzazione: scavo, getto di magrone, si colloca un'armatura, getto del calcestruzzo.

Fondazioni indirette

Si realizzano fondazioni indirette nel caso in cui il terreno superficiale abbia una resistenza troppo bassa rispetto al carico. Il terreno resistente si troverà a una profondità di 5-6 metri. Al posto di appoggiare direttamente sul terreno, plinti o travi appoggiano su pali in calcestruzzo armato. Questi ultimi possono essere direttamente a contatto con il terreno resistente o sospesi. Esistono quattro tipi di pali:

• Pali battuti o infissi
• Pali gettati in opera senza asportazione di terra (viene inserito nel terreno un cilindro vuoto nel quale verrà poi gettato il calcestruzzo armato)
• Pali gettati in opera con asportazione di terra o trivellati
• Micropali (pali con poco diametro ma con fori laterali mediante i quali uscirà del calcestruzzo quando viene gettato)

Calcestruzzo e malte

Le malte e il calcestruzzo sono conglomerati artificiali ottenuti mediante la miscelazione di acqua, sabbia, ghiaia e elementi di piccole dimensioni. In base alle funzioni richieste avranno un quantitativo di materiali diverso.

Calcestruzzo

Calcestruzzo: Cemento (una polvere molto fine ottenuta dalla cottura di argilla in cui viene inserita CO₂) + acqua + aggregati (di diverse dimensioni in modo da ottenere un impasto con un giusto grado di lavorabilità). È un materiale poroso: il cemento quando entra in contatto con l'acqua si allarga e si creano i pori, in base al rapporto acqua-cemento. È un materiale che resiste a compressione ma non a trazione.

Il calcestruzzo armato si ottiene inglobando un'armatura metallica nel calcestruzzo. Sono armature protette per evitare l'ossidazione e ricoperte da uno spessore di calcestruzzo di almeno 3 cm chiamato copriferro, in modo che l'armatura venga coperta.

Malta

Malta: Acqua + aggregati + cemento (malta cementizia) o calce. Le malte non hanno funzioni statiche, vengono usate per unire tra di loro i laterizi o per gli intonaci.

Attacco a terra dell'edificio: solai di chiusura e muri controterra

Attacco a terra

Attacco a terra: Insieme delle opere di fondazione, di tenuta all'acqua, di isolamento, di protezione, di chiusura e di predisposizione dei piani di calpestio che permettono di fruire degli spazi in prossimità del terreno.

Queste opere devono affrontare diversi problemi: mantenere il caldo all'interno dell'edificio, impermeabilizzare dall'umidità di risalita, proteggere dall'ingresso di animali. Questa chiusura può diventare il primo solaio di calpestio dell'edificio nel caso in cui vi siano cantine, box, …

Solai di chiusura