Domus Magistra. La casa che insegna come si costruiscono le case

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Il progetto “Domus Magistra” si colloca nell’ambito dell’attività di ricerca che Tradimalt S.p.A. ha svolto in collabora-zione con il DICIEAMA (Dipartimento di Ingegneria Civile, Informatica, Edile, Ambientale e Matematica Applicata) dell’Università di Messina allo scopo di approfondire tematiche inerenti la progettazione e l’esecuzione di opere edili. La filosofia che ha improntato l’intera operazione è rivolta a creare una fitta collaborazione tra il mondo universitario e quello della produzione di materiali edili.

Le finalità comuni sono state: supportare l’attività industriale attraverso le competenze e l’approccio metodologico propri del sistema accademico e di consentire a quest’ultimo una sperimentazione sul campo altrimenti di difficile attuazione. Per cui, tramite il coordinamento della prof.ssa Graziella Lione, è stato costituito un gruppo di lavoro formato da giovani laureandi (Maria Pia Riggio, Irene Lo Presti, Maria Arnò, Alessandra Santoro, Cecilia Schepis e Pietro Caliri) con lo scopo di occuparsi espressamente di aspetti bioclimatici e di sostenibilità ambientale.

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L’esecuzione del progetto ha lo scopo di mettere in atto tutte quelle che sono le buone pratiche inerenti il settore delle opere edili, in modo da mostrare e verificare come un lavoro progettato ed eseguito “a regola d’arte”, seguendo tutti gli accorgimenti necessari, porta alla realizzazione di un manufatto che nel tempo avrà un rapporto positivo in termini di costi/benefici. Tali scelte sono state operate sia in termini architettonici-progettuali che nella scienza dei materiali.

L’approccio alla progettazione è stato effettuato mettendo a sistema e cercando di identificare una sintesi tra il processo progettuale, le soluzioni fisiche e tecniche e il risultato finale. L’ edificio viene concepito come un unico e inseparabile elemento, viene valutato ed ottimizzato il suo intero ciclo di vita: progettazione, esecuzione, manutenzione, demolizione. Attraverso lo studio multidisciplinare sono state sviluppate e discusse le diverse soluzioni tecniche concepibili al fine di raggiungere un’elevata prestazione ambientale.
La progettazione, quindi, si è basata su un processo decisionale costituito da scelte ponderate che partono dallo studio degli obiettivi del progetto e dalla valutazione sistematica delle varie proposte progettuali. Questo approccio alla progettazione segue le direttive internazionali in materia di gestione ambientale, secondo cui l’identificazione e la valutazione della priorità degli obiettivi e lo sviluppo di un piano di valutazione che prevede l’istituzione di momenti di verifica sono tutti aspetti fondamentali.

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Alla base di questo approccio alla progettazione ci sono prove sperimentali e simulazioni che dimostrano come sia più facile e conveniente intervenire sul progetto durante le prime fasi progettuali, piuttosto che durante le ultime. Ad esempio apportare cambiamenti e miglioramenti al progetto durante la costruzione delle fondamenta di un edificio o mentre si stanno già iniziando a preparare tutti i documenti necessari per processare le pratiche amministrative può causare una dilazione dei tempi e soprattutto un aumento dei costi o un mancato guadagno dovuto ai ritardi accumulati. Inoltre se si interviene solo nelle ultime fasi progettuali la portata dei miglioramenti sarà modesta e tipicamente ottenibile solo ad un elevato costo.

Cambiare l’approccio alla pianificazione concentrando maggiori sforzi sulla fase iniziale del processo è fondamentale perché le decisioni che derivano da questo tipo di azione portano a risultati vantaggiosi e si ripagano se si considera il costo complessivo valutato su tutto il ciclo di vita di un edificio. Una pianificazione ben organizzata fin dall’inizio può portare ad una ottimizzazione delle risorse energetiche dell’edificio e conseguentemente ad una riduzione dei costi di gestione, al più con un marginale incremento degli extra costi di costruzione se ce ne siano.

Tenendo in conto l’intero ciclo di vita di un edificio, infatti, i costi di gestione sono propriamente superiori ai costi di costruzione e di ristrutturazione; in base a ciò è eloquente che economizzare sulle risorse economiche destinate alle prime fasi del processo progettuale sia un approccio inefficiente. Dalle indagini statistiche derivanti dai progetti edilizi in cui sono state messe in pratica le procedure tipiche della progettazione integrata mostrano che i costi d’investimento possono essere più alti del 5%, ma i costi di gestione annuali possono ridursi del 40-90%. Tali dati suggeriscono che la progettazione integrata sia il metodo più corretto e utile per la valutazione delle prestazioni degli edifici su tutto il suo intero ciclo di vita sia quando si eseguono valutazioni economiche LCC (Life Cycle Cost) sia per quelle ambientali LCA (Life Cycle Assessment).

La combinazione tra progettazione ecosostenibile e passiva, tra efficiente pianificazione dello spazio e isolamento termico per ridurre il fabbisogno di energia, fornisce un’alternativa migliore dal punto di vista dei costi rispetto ai sistemi tradizionali installati su edifici con minori prestazioni. Oltre ai costi di gestione e di manutenzione, che si riducono nel lungo termine, è dimostrato che gli edifici ecosostenibili sono caratterizzati da un più alto valore commerciale e migliorano sia la produttività dei lavoratori, sia la salute degli occupanti.

COPERTURA INCLINATA
Il progetto dell’ edificio è stato articolato nella seguente successione di passi:
STUDIO PRELIMINARE DELL’EDIFICIO
1. Indagini e studi geotecnici; analisi delle indagini preliminari (geologiche e idrauliche).
2. Identificazione del quadro normativo (p. es. zona sismica, zona climatica, necessità di resistenza al fuoco delle strutture, vincoli paesaggistici e ambientali, etc.)
3. Progettazione architettonica, scelte tipologiche e tecnologiche: delle fondazioni, delle strutture portanti, anche in relazione alla sicurezza in cantiere.
4. Valutazione dell’ambiente circostante e delle classi di esposizione ambientale in modo da poter eseguire il calcolo dei copriferri e la miglior scelta dei materiali.
5. Definizione e progettazione dei giunti di dilatazione in base: ai diversi materiali a contatto, le condizioni climatiche e l’ambiente di destinazione.
6. Definizione di: impianti, sottofondi e pavimenti.

PROGETTAZIONE ENERGETICA E STRUTTURALE “DEFINITIVA” DELL’EDIFICIO
1. Pianificazione urbana: struttura compatta/aperta, infrastrutture energetiche e fonti rinnovabili, irraggiamento/schermatura solare, caratterizzazione della ventosità, quantificazione del rumore e delle relative sorgenti, inquinamento, traffico, disponibilità di ed accesso alle acque sotterranee/superficiali, analisi dell’ambiente, paesaggio, coltivazioni.
2. Determinazione della forma e disposizione dell’ edificio: efficienza nell’uso dello spazio, compattezza, zonizzazione termica incluso passaggio interno/esterno, passaggio luce solare, strategie di ventilazione, sistemi di climatizzazione passiva, distribuzione dell’aria, flessibilità d’uso e predisposizione a futuri adattamenti.
3. Definizione puntuale e disposizione degli elementi strutturali.
4. Calcolo della intensità di tutti i carichi che agiscono sulla struttura, incluse le azioni orizzontali (vento o spinte laterali dovute al terreno).
5. Verifica agli stati limite di esercizio (tensioni, fessurazione, deformazione); e predimensionamento solai e verifica degli spessori strutturali ipotizzati.
6. Predimensionamento di pilastri e travi agli stati limite ultimi di pressoflessione, flessione e taglio.
7. Progetto del sistema di elementi di controvento (nuclei e setti).
8. Definizione delle forometrie in accordo con il progettista degli impianti.
9. Progettazione delle facciate: superficie trasparente, schermatura solare, sistemi di illuminazione diurna, aperture di ventilazione, isolamento termico e ponti termici, grado di ermeticità dell’involucro edilizio.
10. Definizione dell’involucro edilizio: sistema costruttivo, isolamento, utilizzo delle risorse e impatto della produzione, durabilità (tecnica ed estetica) e manutenibilità, massa termica, igroscopicità, qualità dell’aria interna/emissioni di composti organici volatili, gestione dei rifiuti e potenzialità di riciclo.
11. Disegno delle carpenterie di piano, delle sezioni e dei dettagli costruttivi che definiscono compiutamente: quote degli impalcati, geometria del rustico delle strutture portanti, dettagli sui giunti di dilatazione, dettagli sulle zone di interfaccia tra strutture in opera ed elementi prefabbricati, finiture superficiali dei getti e giunti nei getti a vista, dettagli di impermeabilizzazione, smussi e gocciolatoi e, più in generale tutti i dettagli strutturali che influenzano i successivi disegni degli schemi ferri.

PROGETTAZIONE STRUTTURALE “ESECUTIVA” DELL’EDIFICIO
1. Costruzione del modello f.e.m. dell’edificio per il calcolo esecutivo, ovvero calcolo automatico di elementi o gruppi di elementi (calcolo a “semi-telaio”), incluse le fondazioni.
2. Disegni esecutivi e schemi di armatura, con particolare attenzione a rendere chiari i disegni per il presagomatore che fornirà l’acciaio e del ferraiolo che dovrà avere schemi effettivamente realizzabili in maniera conforme al progetto.
3. Completamento delle carpenterie di piano con l’aggiunta dei dettagli di armatura e delle forometrie.
4. Stesura della relazione di calcolo.
5. Stesura del capitolato e del computo metrico estimativo.

LA SEQUENZA DELLE FASI ESECUTIVE
L’esecuzione delle strutture di un edificio multipiano in calcestruzzo armato può essere articolato nella seguente successione di passi:
1. Presentazione dei progetti delle strutture presso l’Ufficio Tecnico Comunale, a cura del committente, ai sensi della L. 1086/71.
2. Analisi, da parte del DLS, del fornitore di cls e del presagomatore prescelti e conseguente stesura di un piano di campionamento per le prove di accettazione dei materiali, o, se necessario, richiesta di studi di prequalifica delle miscele di cls.
3. Scavo delle fondazioni. Supporto del DLS nella definizione del piano di scavo definitivo.
4. Supporto e verifica del DLS nella fase di tracciamento.
5. Armatura e getto delle fondazioni e dei muri controterra. Definizione delle condizioni di maturazione dei getti e della loro protezione, prima dei rinterri. Prelievo materiali e ste- sura apposito verbale.
6. Armatura e getto pilastri.
7. Armatura e getto solaio p.t. e così via per i piani successivi. Definizione della cronologia di getti successivi e disarmi.
8. Prima di qualunque getto il DLS provvede ad eseguire visita di controllo delle armature e stende apposito verbale. Vengono prelevati i campioni di materiali con stesura di apposito verbale.
9. Prove sui materiali.
10. Collaudo delle strutture.

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