Tecnologia dell'architettura

Tecnologia dell'architettura

Il sistema del progetto edilizio

Il sistema del progetto edilizio nasce come risposta ad input:

• Esigenziali
• Tecnologici > riguardano le modalità con cui si agisce
• Sociali > riguardano la destinazione d'uso
• Culturali
• Ambientali

Il sistema del progetto nasce quindi dalla risposta a delle esigenze, dalla presenza di risorse di natura economica, professionale e tecnica, e da una serie di vincoli. Un sistema è un insieme strutturato caratterizzato da proprietà specifiche, formato da elementi aventi una o più caratteristiche in comune e dalle relazioni che questi elementi instaurano tra sé.

[Elementi + relazioni = sistema]

Il sistema edilizio è formato da:

• Elementi fisici fissi o in movimento
• Grandezze fisiche
• Metodi e regole
• Elementi strutturali
• Elementi funzionali

È fondamentale che un sistema edilizio sia flessibile, ovvero adattabile e capace di adeguarsi alle modifiche.

Fasi del progetto edilizio

Le fasi del progetto edilizio sono:

1. Programmazione
2. Progettazione
3. Realizzazione
4. Gestione
5. Dismissione

Tutte assieme queste fasi rappresentano il ciclo di vita dell'edificio, i cui obiettivi primari sono sostenibilità (ambientale ed economica), efficienza (funzionale ed energetica) e riuso (dei materiali e delle risorse).

La normativa tecnica affronta dettagliatamente tutte le parti che compongono il sistema edilizio e ne detta le regole. Le norme appartengono a tre categorie:

• UNI: applicate in Italia
• EN: applicate in Europa
• ISO: applicate nel mondo

Classificazione del sistema edilizio (UNI 10838)

Il sistema edilizio si scompone in:

• Sistema ambientale: Esempio:
  • SISTEMA AMBIENTALE: scuola
  • AREA FUNZIONALE: area didattica
  • UNITÀ AMBIENTALE: aula
  • ELEMENTO SPAZIALE: cattedra
• Sistema tecnologico: Esempio:
  • SISTEMA TECNOLOGICO: casa
  • CLASSE DI UNITÀ TECNOLOGICA: chiusure
  • UNITÀ TECNOLOGICA: chiusure di copertura
  • CLASSE DI ELEMENTI TECNICI: copertura a tetto
  • ELEMENTO TECNICO: tetto a falde

Gli elementi del sistema edilizio

L'edificio può essere scomposto in subsistemi (raggruppamenti di funzioni) e in elementi costruttivi (necessari allo svolgimento di tali funzioni).

I subsistemi sono:

• Le classi di unità tecnologiche
• Le unità tecnologiche
• Le classi di elementi tecnici
• Gli elementi tecnici

7 classi di unità tecnologiche UNI 8290

La norma definisce le:

1. Struttura portante

   Ha la funzione di sostenere i carichi del sistema edilizio e di collegare statisticamente le sue parti. Può essere realizzata in:

   • Calcestruzzo armato
   • Calcestruzzo armato prefabbricato
   • Acciaio
   • Laterizio

   Le unità tecnologiche della struttura portante sono:

   • La struttura di fondazione > funzione di trasmettere i carichi al terreno
     • Diretta
     • Indiretta
   • La struttura di elevazione > funzione di sostenere i carichi orizzontali e verticali trasmettendoli alle fondazioni
     • Verticale
     • Orizzontale
     • Inclinata
     • Spaziale
     • Puntiforme
     • Lineare
   • La struttura di contenimento > funzione di sostenere i carichi del terreno
     • Verticale
     • Orizzontale
2. Chiusura

   Ha la funzione di separare e conformare gli spazi interni del sistema edilizio rispetto all'esterno. Le unità tecnologiche della chiusura sono:

   • La chiusura verticale
   • La chiusura orizzontale
   • La chiusura orizzontale su spazi esterni
   • La chiusura superiore
3. Partizione interna

   Ha la funzione di dividere e conformare gli spazi interni del sistema edilizio. Le unità tecnologiche della partizione interna sono:

   • La partizione interna verticale (pareti e infissi)
   • La partizione interna orizzontale (solai e soppalchi)
   • La partizione interna inclinata (scale e rampe)
4. Partizione esterna

   Ha la funzione di dividere e conformare gli spazi esterni connessi col sistema edilizio. Le unità tecnologiche della partizione esterna sono:

   • La partizione esterna verticale
   • La partizione esterna orizzontale
   • La partizione esterna inclinata
5. Impianto di fornitura servizi

   Ha la funzione di consentire l'utilizzazione di flussi energetici, informativi e materiali richiesti dagli utenti, e l'allontanamento dei prodotti di scarto. Le unità tecnologiche dell'impianto di fornitura servizi sono:

   • L'impianto di climatizzazione
   • L'impianto idrosanitario
   • L'impianto di smaltimento liquidi
   • L'impianto di smaltimento aereiformi e solidi
   • L'impianto elettrico
   • L'impianto fisso di trasporto
6. Impianto di sicurezza

   Ha la funzione di fronteggiare situazioni di pericolo. Le unità tecnologiche dell'impianto di sicurezza sono:

   • L'impianto anti-incendio
   • L'impianto di messa a terra
   • L'impianto parafulmine
   • L'impianto anti-intrusione
7. Attrezzatura interna ed esterna

   Ha la funzione di consentire o facilitare l'esercizio di attività all'interno o all'esterno del sistema edilizio. Le unità tecnologiche della attrezzatura interna ed esterna sono:

   • Arredi
   • Allestimenti
   • Blocchi servizi

L'approccio esigenziale-prestazionale

L'approccio esigenziale prestazionale è una metodologia progettuale finalizzata a garantire la qualità del progetto finale attraverso la centralità volta all'utente destinatario, alla specificità del contesto e alla componente antropica che caratterizza il progetto. Esso è regolamentato dalle norme UNI 9289:1981 sul percorso qualità e UNI EN ISO 9000:2015 sui principi per la gestione e la qualità, che si articolano secondo tre fasi:

• L'esigenza è ciò che si richiede per lo svolgimento di una attività
• Il requisito costituisce la richiesta specifica rivolta ad un elemento edilizio di particolari caratteristiche tali da soddisfare l'esigenza, ovvero la trasposizione di una esigenza in una serie di caratteri che la connotano. I requisiti possono essere
  • Ambientali
  • Tecnologici
  • Costruttivi
• La prestazione è l'indice misurabile quantitativamente del livello di soddisfacimento del requisito, ovvero il comportamento caratteristico di un dato elemento edilizio in date condizioni.

Esempio:

• Esigenza: benessere acustico
• Requisito: isolamento acustico
• Prestazione: riduzione del livello di prestazione sonora di un tot.

7 classi di esigenze UNI 8289:1981

La norma definisce:

1. Sicurezza

   Insieme delle condizioni relative alla incolumità degli utenti e alla difesa dai danni dipendenti da fattori accidentali. Le classi di requisiti della sicurezza sono:

   • Sicurezza della stabilità
   • Sicurezza al fuoco
   • Sicurezza dell'utenza
   • Sicurezza di tenuta
   • Sicurezza di protezione da azioni
2. Benessere

   Insieme delle condizioni relative alla adeguatezza del sistema edilizio alla vita, alla salute e allo svolgimento delle attività. Le classi di requisiti del benessere sono:

   • Benessere termoigrometrico
   • Benessere acustico
   • Benessere visivo
   • Benessere olfattivo
   • Benessere tattile
3. Fruibilità

   Insieme delle condizioni relative all'attitudine del sistema edilizio ad essere adeguatamente utilizzato dagli utenti. Le classi di requisiti della fruibilità sono:

   • Fruibilità degli spazi
   • Fruibilità delle finiture e degli organi meccanici
4. Aspetto

   Insieme delle condizioni relative alla percezione del sistema da parte degli utenti. Le classi di requisiti dell'aspetto sono:

   • Aspetto degli spazi
   • Aspetto degli elementi tecnici
5. Gestione

   Insieme delle condizioni relative all'economia di esercizio del sistema edilizio. Le classi di requisiti della gestione sono:

   • Gestione dell'economia
   • Gestione della manutenibilità
   • Gestione del funzionamento
6. Integrabilità

   Insieme delle condizioni relative alla attitudine delle unità e degli elementi del sistema a connettersi funzionalmente tra di loro. Le classi di requisiti dell'integrabilità sono:

   • Integrabilità tecnologica
   • Integrabilità ambientale
7. Salvaguardia dell'ambiente

   Insieme delle condizioni relative al mantenimento ed al miglioramento dell'ambiente di cui il sistema edilizio fa parte. I requisiti della salvaguardia dell'ambiente sono:

   • Riciclabilità
   • Riutilizzabilità
   • Utilizzo di energie rinnovabili
   • Gestione dei prodotti di scarto

Il ciclo di vita dell'edificio (LCA – Life Cycle Assessment) (ISO 14040)

Come già detto, gli obiettivi primari del ciclo di vita sono sostenibilità (ambientale ed economica), efficienza (funzionale ed energetica) e riuso (dei materiali e delle risorse). Può essere quindi considerato un ottimo supporto per la progettazione sostenibile.

La valutazione del ciclo vita è un metodo standardizzato che consente di determinare gli effetti ambientali di un prodotto o di un servizio attraverso la valutazione dei consumi, ovvero viene valutato l'impatto degli input immessi nel sistema attraverso l'analisi ed il calcolo degli output.

Le 9 fasi operative del ciclo di vita

1. Definizione degli obiettivi
2. Definizione del bilancio ambientale
3. Valutazione degli impatti
4. Analisi possibili migliorie
5. Approvvigionamento delle risorse e delle materie prime
6. Produzione industriale e trasporto
7. Costruzione e realizzazione
8. Utilizzo e manutenzione
9. Fine vita e dismissione

Il processo edilizio

Il processo edilizio è una sequenza organizzata di fasi che portano dal rilevamento delle esigenze della committenza/utenza al loro soddisfacimento in un bene edilizio, attraverso la programmazione, la progettazione, la produzione e la gestione del bene stesso.

Gli obiettivi del processo edilizio sono:

• Qualità
• Realizzazione in tempi definiti
• Ottimizzazione delle risorse
• Economia di produzione e di gestione

Il processo edilizio si articola in tre momenti:

• Processo decisionale: programmazione + promozione + progettazione
• Processo esecutivo: realizzazione
• Processo gestionale: utilizzo + gestione + fine vita

Le fasi del processo edilizio

Programmazione

È la fase decisionale che punta a definire gli obiettivi strategici che si vogliono raggiungere, mediante l'analisi delle esigenze da soddisfare ed una interpretazione critica delle possibili soluzioni.

Esigenze → Obiettivi → Valutazione di fattibilità → Impostazione dell'intervento

I momenti operativi della fase di programmazione sono quattro:

1. Il quadro fabbisogno ed esigenze
2. Il quadro disponibilità delle risorse
3. Lo studio di fattibilità *
4. Il documento preliminare alla progettazione > riporta le risultanze di tutte le fasi analitiche della programmazione, individuando le linee guida per la proposta progettuale

Studio di fattibilità* Lo viene elaborato sviluppando otto argomenti:

• Motivazioni (obiettivi generali, specifici, operativi)
• Offerta
• Dimensionamento
• Localizzazione
• Sito
• Prestazioni ambientali, tecnologiche, delle attrezzature
• Processo edilizio
• Costo complessivo
• Analisi costi-benefici (VAN: valore attuale netto – TIR: tasso interno di rendimento)
• Verifica finale

Progettazione

È la fase in cui si elaborano le informazioni che provengono dalle esigenze del committente, dal mercato dei prodotti e dal rispetto delle norme.

Essa si articola in quattro fasi:

1. Metaprogettazione

   Definisce la gestione e l'indirizzo strategico del processo di transizione tra la formalizzazione e la sintesi dello stesso. Può essere di più tipologie:

   • Delle unità ambientali
   • Degli elementi spaziali
   • Delle unità tecnologiche
   • Degli elementi tecnici
   • Delle risorse economiche
2. Progettazione preliminare

   Definisce le caratteristiche qualitative e funzionali dei lavori ed il quadro esigenziale-prestazionale.

3. Progettazione definitiva

   Individua compiutamente i lavori da realizzare e contiene tutte le informazioni necessarie al rilascio delle autorizzazioni necessarie.

4. Progettazione esecutiva

   Determina i dettagli realizzativi ed i relativi costi.

Realizzazione

La realizzazione del progetto si articola a sua volta in fasi:

• Fase esecutiva
  1. Selezione della forma di affidamento lavori
     • Appalti a corpo
     • Appalti a misura
     • Appalti misti
     • Appalti in economia
  2. Selezione dei partecipanti e sviluppo gara
     • Aggiudicazione secondo procedura aperta
     • Aggiudicazione secondo procedura ristretta
     • Aggiudicazione secondo procedura negoziata
     • Aggiudicazione secondo dialogo competitivo
     • Aggiudicazione secondo partenariato per l'innovazione
  3. Stipulazione del contratto e identificazione figure chiave
  4. Gestione e controllo delle fasi realizzative
  5. Accettazione e collaudo dell'opera
• Fase d'uso, manutenzione e controllo

  Comprende la gestione corrente e l'esercizio degli impianti, la manutenzione ordinaria e quella straordinaria.

• Fase di riuso e/o riciclaggio

Gli operatori del processo edilizio

Sono le figure che operano nelle diverse fasi del processo. Alcune di esse possono essere ricoperte dalla medesima persona o dal medesimo ente.

1. L'utente

   Esprime le proprie esigenze nei confronti del processo edilizio.

2. Il committente

   Mette in campo l'iniziativa e se ne occupa, elaborando il BRIEF, un programma di progetto attraverso cui vengono trasmesse le informazioni al progettista.

3. Il progettista

   Redige un progetto architettonico, strutturale ed impiantistico, grazie al BIM.

4. Il direttore dei lavori

   Verifica il corretto andamento della fase realizzativa.

5. L'appaltatore

   È colui che realizza l'opera, a cui compete l'organizzazione e la gestione del cantiere. Stipula col committente un contratto d'appalto che elenca i reciproci obblighi. Si occupa di scelte relative ai materiali e agli elementi da utilizzare nel compimento dell'opera, che vengono convalidate dal direttore dei lavori.

6. Il collaudatore

   Interviene al termine dell'appalto e si occupa di tre diversi controlli:

   • Collaudo tecnico-amministrativo
   • Collaudo statico
   • Collaudo funzionale degli impianti
7. Il finanziatore

   È l'ente che fornisce le risorse finanziarie necessarie alla realizzazione dell'opera. Le fonti di finanziamento possono essere private, pubbliche o europee.

8. L'autorità di controllo

   È il responsabile dell'attribuzione di legittimità al bene edilizio.

I materiali

I materiali hanno proprietà e caratteristiche che vanno conosciute per operare una scelta appropriata. La scelta deve prendere in considerazione:

• Aspetto estetico
• Qualità tecnologiche
• Compatibilità costruttiva
• Qualità nell'uso
• Ecosostenibilità

Un materiale è detto isotropo quando è uguale ed omogeneo in tutte le direzioni.

Rottura fragile: improvvisa

Due tipi di rottura:

• Rottura plastica: avviene dopo segni indicativi

I materiali possono essere naturali o artificiali, ed è possibile classificarli in base alla loro natura estrattiva o morfologica:

• Lignei
• Litoidi
• Ceramici
• Metallici
• Polimerici
• Leganti
• Conglomerati

Materiali lignei

Il legno possiede una struttura porosa ed anisotropa. Può essere coltivato esclusivamente per uso industriale con la tecnica della silvicoltura. Esistono vari livelli di lavorazione, che definiscono la complessità dei prodotti finali:

• Prima lavorazione: prodotti in legno
• Seconda lavorazione: prodotti di derivazione legnosa
• Terza lavorazione: prodotti complessi

1. Midollo
2. Durame
3. Albumo
4. Cambio
5. Libro
6. Corteccia

Materiali litoidi

Sono anche detti lapidei o rocciosi. Si dividono in:

• Rocce magmatiche: nate dalla cristallizzazione di magmi
• Rocce sedimentarie: nate dalla deposizione di sedimenti, secondo il ciclo sedimentario
• Rocce metamorfiche: nate da aumenti di temperatura o pressione

Sono classificate anche commercialmente dal diametro maggiore a quello minore:

• Pietre naturali
• Ghiaie
• Sabbie
• Argille

Sono per natura materiali ignifughi, atossici e bio-compatibili. Possono essere utilizzati in maniera diretta (pietre da costruzione, pietre ornamentali) o indiretta (impasti, aggregati, inerti, leganti, opere di drenaggio).

Materiali ceramici

Sono impasti costituiti da argille + acqua + eventuali additivi. Sono essiccati e cotti a temperature adeguate in modo che non possano più riprendere la loro plasticità.

A pasta porosa:

• Laterizi
• Cotto
• Maioliche
• Cotto forte
• Monoporosa

A pasta compatta:

• Gres rosso
• Klinker
• Gres porcellanato
• Monocottura

Il processo produttivo si articola in cinque fasi:

1. Impasto
2. Foggiatura (modellazione)
3. Essiccamento
4. Cottura (quasi a 1000°C)