Sistemi tecnologici innovativi di involucro per il recupero del patrimonio edilizio recente. L’edilizia scolastica nel Comune di Bologna
Cecilia Mazzoli
Dottorato: Architettura
Tutor: Riccardo Gulli
"La vita da ricercatore è appassionante perché ci si mette sempre in gioco e non si finisce mai di imparare. È una grande fortuna amare il proprio lavoro; equivale a non lavorare nemmeno un giorno della propria vita"
Abstract
La ricerca è volta a presentare un nuovo approccio integrato, a supporto di operatori e progettisti, per la gestione dell’intero processo progettuale di interventi di riqualificazione energetica e architetto- nica del patrimonio edilizio recente, mediante l’impiego di sistemi costruttivi di involucro, come base di partenza per l’elaborazione di soluzioni progettuali di recupero delle scuole appartenenti al secondo dopoguerra, in conglomerato cementizio armato, prevalentemente prefabbricate. Il progetto individua procedimenti costruttivi ecocompatibili per la progettazione di componenti prefabbricati di involucro “attivo”, adattabile ed efficiente, da assemblare a secco, nel rispetto dei requisiti prestazionali richiesti dalle attuali normative. La ricerca è finalizzata alla gestione dell’intero processo, supportato da sistemi di rilevazione geometrica, collegati a software di programmazione parametrica per la modellazione di su- perfici adattabili alla morfologia dei fabbricati esistenti oggetto di intervento. Tali strumenti informatiz- zati CAD-CAM sono connessi a macchine a controllo numerico CNC per la produzione industrializzata di soluzioni “su misura”. A titolo esemplificativo dell’approccio innovativo proposto, si formulano due possibili soluzioni di involucro in linea con i paradigmi della ricerca, accomunate dall’applicazione di una tecnica basata sull’assemblaggio di elementi prefabbricati, dall’adozione di una trama esagonale per la tassellazione della nuova superficie di facciata, e dall’utilizzo di un nuovo materiale termico isolante, plastico e inorganico, riciclato ed ecosostenibile, a basso impatto ambientale (AAM - Alkali Activated Materials). Le soluzioni progettuali proposte, sviluppate presso le due sedi coinvolte nella cotutela (Uni- versità di Bologna, Université Paris-Est) sono affrontate secondo un unico protocollo scientifico, che prevede: progettazione del sistema costruttivo, analisi meccanica e termica, sperimentazione costruttiva, verifica delle tecniche di messa in opera e dei requisiti prestazionali.
Riassunto Divulgativo
La ricerca affronta la problematica del recupero del patrimonio edilizio recente, assumendo come caso di studio il comparto dell’edilizia scolastica prefabbricata del Comune di Bologna risalente agli anni settanta del Novecento. Uno dei presupposti della ricerca consiste nello sviluppo di un sistema integrato che consenta di realizzare soluzioni di involucro edilizio “su misura”, basate su procedimenti costruttivi assemblati a secco che soddisfino sia i requisiti prestazionali richiesti dalle attuali normative, sia le esi- genze di flessibilità progettuale e resa architettonica.
Lo studio persegue una duplice finalità: da un lato sviluppa una metodologia operativa per la ri- qualificazione dell’involucro edilizio riferita all’intero processo – rilievo, analisi, progetto, costruzione – mediante strumenti informatizzati (CAD-CAM), connessi a macchine a controllo numerico (CNC); dall’altro elabora una soluzione tecnica attraverso la realizzazione di prototipi in laboratorio. Per tale seconda finalità l’Autore ha instaurato un rapporto di collaborazione con il Laboratoire GSA - Géométrie Structure Architecture dell’ENSAPM (Université de Paris-Est) e con il CIRI - Edilizia e Costruzioni di Bologna (Università di Bologna), come supporto operativo per la fase di sperimentazione costruttiva.
A titolo esemplificativo dell’approccio innovativo proposto, l’opera presenta due possibili soluzio- ni di involucro in linea con i paradigmi della ricerca, nel rispetto dei principi di sostenibilità, intesa come modularità, rapidità di posa, reversibilità, recupero e riciclo di materiali.
I due sistemi costruttivi studiati presso le due sedi sono accomunati dalla condizione di originalità richiesta per le tematiche associate all’innovazione tecnologica nel settore delle costruzioni. Tale obiet- tivo, centrale per una identificazione del profilo scientifico della ricerca, viene qui perseguito attraverso l’esplorazione delle possibilità applicative di un materiale isolante innovativo geopolimerico conosciuto con l’acronimo AAM (Alkali Activated Materials). In particolare, si tratta di un materiale plastico, inorga- nico ed ecosostenibile, ottenuto dal riciclo di polveri derivate da scarti di produzione del laterizio, attivate alcalinamente a temperatura ambiente, dunque con ridotto impatto ambientale.
Il primo sistema innovativo, studiato presso il Laboratoire GSA, è basato sull’assemblaggio a sec- co di conci cubici autobloccanti denominati TIM (Topologically Interlocked Materials), a costituire una struttura bidimensionale di elementi topologicamente autobloccati, stabilizzati nel pannello di facciata grazie agli sforzi reciprocamente scambiati in virtù delle loro proprietà geometriche. L’aspetto innovati- vo di questo sistema non consiste soltanto nell’applicazione del principio di autobloccaggio, tipicamente utilizzato per componenti edilizi bidimensionali orizzontali (solai, pavimentazioni, coperture), a compo- nenti verticali di facciata, bensì anche nell’impiego del nuovo materiale studiato AAM.
Il secondo sistema di involucro, studiato in collaborazione con il CIRI - Edilizia e Costruzioni, de- nominato G-SKinnED (Geopolymers - Sustainable Key for an innovative Envelope Design), è costituito da pannelli prefabbricati a trama esagonale in materiale riciclato leggero e resistente, realizzati con stam- panti 3D per la riproduzione di modelli digitali, i quali contengono il materiale isolante oggetto di ricerca.
Per lo svolgimento del presente lavoro si è seguito sia una metodologia di carattere ingegneristico basato sull’indagine scientifica, sia un approccio di natura essenzialmente critica proprio del campo della progettazione architettonica. Infatti, il metodo proposto nella fase iniziale si avvale di protocolli di ricerca analitico-strumentali, mediante l’attivazione di una fase sperimentale come test di validazione di prodotti e processi, al fine di formulare una risposta progettuale applicabile al comparto del patrimonio edilizio esistente non soggetto a tutela, attraverso la messa a punto di un procedimento tecnico innovativo.
