Materiali e Innovazione Tecnologica per il Paesaggio (4 cfu) · 03/11/2009 3 CARATTERISTICHE E CRITERI DI CLASSIFICAZIONI DEI MATERIALI I MATERIALI E IL LORO RICONOSCIMENTO La necessità

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Lez.1- Materiali tradizionali e materiali innovativi. Informazione tecnica e produzione

UNIVERSITA’DEGLI STUDI MEDITERRANEA DI REGGIO CALABRIA CdL A.G.P.Corso di Laurea in Architettura dei Giardini e PaesaggisticaDASTECDipartimento "Arte Scienza e Tecnica del Costruire"Anno Accademico 2009-2010

Materiali e Innovazione Tecnologica per il Paesaggio(4 cfu)Docente: Cherubina Modaffari

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Indice

Caratteristiche e criteri di classificazione dei materialiMateriali tradizionali e materiali innovativiInformazione tecnica e produzioneInnovazione tecnologica

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CARATTERISTICHE E CRITERI DI CLASSIFICAZIONI DEI MATERIALI

I MATERIALI E IL LORO RICONOSCIMENTO La necessità di ricorrere ad un sistema o a più sistemi di classificazione dei

materiali proviene dall’impossibilità di conoscere le proprietà di ogni singolo materiale.

I materiali vengono classificati secondo:– la loro natura: Materiali Organici ed inorganici– lo stato della materia che li compone:Gassosi, liquidi o solidi– la loro composizione chimica e alla loro struttura atomica: Elementi, composti,

miscele– la struttura e qualità dei legami chimici:Materiali Organici ed inorganici– la loro struttura molecolare:Materiali cristallini o amorfi– il processo produttivo:Materiali Naturali e artificiali

La classificazione consente di individuare famiglie di materiali con caratteristiche e/o proprietà assimilabili.

L’appartenenza ad una o più categorie delle varie classificazioni ci permettedi ottenere il maggior numero di informazioni sul singolo materiale

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CARATTERISTICHE E CRITERI DI CLASSIFICAZIONI DEI MATERIALI

MATERIALI ORGANICI Tutti i materiali originati dalla combinazione

di CARBONIO(C), IDROGENO (H), AZOTO (N) e OSSIGENO (O) e altre sostanze non metalliche; di questo gruppo fa parte tutta lamateria vivente oltre a molti composti biologici come la gomma e la cellulosa, e altri non-biologici e sintetici come leplastiche, i vari derivati del petrolio, ivernicianti….

MATERIALI INORGANICI Di questo gruppo fanno parte i composti di

origine minerale come i metalli, le rocce, leargille, le ceramiche e le sabbie.

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CARATTERISTICHE E CRITERI DI CLASSIFICAZIONI DEI MATERIALICLASSIFICAZIONI DEI MATERIALI IN CAMPO INDUSTRIALE

Nell’uso comune industriale e produttivo, quindi anche nell’edilizia i materiali sono organizzati in quattro gruppi– Materiali Metallici– Materiali Polimerici– Materiali Ceramici– Materiali Compositi

MATERIALI METALLICI

Solidi cristallini, utilizzati puri o con piccole quantità di altri elementi per migliorare le caratteristiche in esercizio.I metalli vengono correntemente utilizzati sotto forma di LEGHE, ovvero di combinazioni di più elementi, metalli e non-metalli (acciaio, ottone, bronzo, leghe di alluminio…)

MATERIALI POLIMERICIMateriali Non-metallici costituiti da macromolecole, composte da molte unità uguali –monomeri- che si ripetono in sequenza. Sono polimeri sia materiali naturali (GOMMA, CELLULOSA) che le materie plastiche artificiali. Alcuni polimeri a sviluppo unidirezionale –polimeri lineari- danno origine sia ad alcune fibre naturali (SETA, LANA, COTONE) sia ad alcune materie plastiche usate per la produzione di fibre sintetiche (POLIVINILICHE, POLIESTERI, POLIAMMIDICHE…)

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MATERIALI COMPOSITI

Materiali costituiti dalla combinazione di piùsostanze di natura e caratteristiche differenti ma compatibili tra loro. La combinazione è mirata a migliorare le caratteristiche prestazionali dei singoli materiali soprattutto in termini di resistenza meccanica e di resistenza al calore.

MATERIALI CERAMICIMateriali ottenuti attraverso la trasformazione di materie prime INORGANICHE tra le quali sono presenti elementi metallici e non-metallici. Allo stato solido sono disposti secondo una struttura cristallina. Si caratterizzano per l’elevata stabilità chimica, durezza, resistenza a compressione e al calore, ma anche per una scarsa plasticitàed una notevole fragilità.


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I materiali tradizionali e i materiali innovativi

Prodotti edilizi tradizionali e innovativi Pur essendo ancora diffuso il costruire

tradizionale il processo costruttivo in generale èfortemente ancorato al passato, l’impiego dei diversi materiali da costruzione è mutato nel tempo in relazione allo sviluppo tecnico-scientifico e alle continue nuove esigenze dell’utenza.

Ai materiali tradizionali che oggi risultano generalmente profondamente trasformati dal punto di vista prestazionale, nell’ultimo secolo, si sono affiancati materiali nuovi (spesso prodotti compositi)

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Il comparto dei materiali ceramici utilizza materiali di base come laterizi, vetro, marmi, piastrelle, per la realizzazione di componenti più o meno complessi

I metalli rimangono insostituibili per certi tipi di strutture e per impianti di varia natura

Le materie plastiche stanno assumendo un ruolo significativo , attraverso diverse famiglie di prodotti, in certi casi soppiantano i prodotti tradizionali.

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Il legno, che in passato ha avuto un ruolo importante nella fornitura di elementi strutturali, attualmente offre una serie di prodotti derivati, stratificati o compositi, impiegati per la risoluzione di diverse parti d’opera.

I materiali tradizionali acquisiscono complessità,contenendo in sé caratteristiche diverse appartenenti a classi diverse di materiali.

L’innovazione nella produzione di materiali tradizionali, conduce all’innovazione dei procedimenti costruttivi.

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Materiali naturali: vengono impiegati senza trasformazioni sostanziali,rispetto al loro stato naturale, seppur soggetti a lavorazioni tendenti a dotarli dei requisiti appropriati a determinati impieghi.

Materiali artificiali: ottenuti mediante specifici processi produttivi tendenti ad attribuire ad una miscela di materie prime determinate caratteristiche.

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Il ruolo della quantitàL’esigenza di ridurre la quantità di materiale da impiegare nella costruzione di un edificio ha assunto un’importanza sempre maggiore anche in relazione all’aumento del contenuto tecnologico e relativo impatto ambientale dei materiali utilizzati. Uno degli aspetti di punta della ricerca nel campo dei nuovi materiali riguarda la messa a punto di prodotti che offrano maggiori prestazioni a parità di peso.

Il ruolo della qualità La qualità è intesa come qualità globale dell’opera, risultante

dall’interrelazione di singoli fattori, in determinate condizioni ambientali e di esercizio.

Tali fattori devono essere valutati relativamente al binomio prestazioni/requisiti.

Ciò comporta la necessità di stabilire progressivamente le esigenze da soddisfare e di stimare il livello di soddisfacimento raggiungibile da parte dell’utente finale.

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I laterizi, i lapidei, il calcestruzzo, l’acciaio per citarne alcuni dei materiali tradizionali, hanno modificato in questi anni lo spettro delle proprie caratteristiche fisico-meccaniche.

Nel campo della lavorazione della pietra naturale, ad esempio, tecniche di taglio consentono lavorazioni di lastre di pochi millimetri di spessore a cui associare altri materiali e stratificazioni, per la realizzazione di facciate.

La riscoperta del laterizio trafilato, associato a strutturazioni di supporto in acciaio inox, per compensare la fragilità del cotto ceramico, assolve ad esigenze, sia di leggerezza che di smontabilità e sostituibilità delle parti.

La durabilità è alla base della ricerca di soluzioni sempre piùaffidabili nel tempo.

Gli elementi di vaglio per lo sviluppo di qualsiasi innovazione,saranno la riciclabilità, la smaltibilità.


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• Soluzioni innovative per il sistema strutturale° sistemi costruttivi a secco, per privilegiare, la sostituibilità

delle varie parti dell’organismo edilizio, l’attrezzabilitàimpiantistica .

° Industrializzazione delle procedure operative con una riduzione delle lavorazioni in sito in modo da eliminare sfridi e ottimizzare le risorse della mano d’opera.

Soluzioni innovative per l’ involucro– A determinare il mutamento della prassi costruttiva sono una serie di

esigenze, in parte recepite da dettami normativi che impongono livelli di isolamento termico superiori rispetto al passato:

• un incremento negli spessori delle stratificazioni termocoibenti;• maggiori capacità di isolamento acustico richeste al sistema delle

chiusure perimetrali in relazione alle condizioni ambientali.• Durabilità e manutenibilità.


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• E’ in atto una revisione delle convenzionali soluzioni di tamponamento in laterizio forato, in linea con la definizione dei nuovi livelli esigenziali.

• E’ ipotizzabile un sempre più frequente ricorso a soluzioni appese in cui il rivestimento esterno viene svincolato dal sistema strutturale dell’edificio. Esse vanno dalle soluzioni leggere, tra le quali la ceramica, la lamiera di alluminio o acciaio, il cemento rinforzato; o soluzioni pesanti tra cui la pietra, il laterizio, il cemento in blocchi o in lastre prefabbricate.

• Rilevanti fattori da considerare : l’azione del vento, la dilatazione termica.


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7-8-Christian Wagner, Jurg Graser, bitazione a Gams. Sistema strutturale

prefabbricato con elementi in calcestruzzo e tamponamenti in pannellature di legno.

Fonte: “Detail”, n.5, 1998, p.805

9-Christian Wagner,

JurgGraser,

abitazione a Gams. Fonte:

“Detail”, n.5, 1998, p.805


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12-Alexander Reichel, edificio per abitazioni e uffici a Kassel. Prospetto.

Fonte: “Detail”, n.4, 2001, p.675

10-11- Alexander Reichel, edificio per abitazioni e uffici a Kassel. Sezione e particolare del sistema di facciata.Fonte: “Detail”, n.4, 2001, p.698


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13-Jochen Keim, Klaus Sill, ristrutturazione a Rathenow. Fronte interno con la nuova annessione costituita da cellule

tridimensionali.Fonte: “Detail”, n.5, 1998, p.808

14-Jochen Keim, Klaus Sill, ristrutturazione a Rathenow. Posa in opera di una delle cellule tridimensionali.Fonte: “Detail”, n.5, 1998, p.809

15-Jochen Keim, Klaus Sill, ristrutturazione a Rathenow. Arrivo in cantiere di una delle

cellule tridimensionali prefabbricate.Fonte: “Detail”, n.5, 1998, p.809


03/11/2009 2016-Jochen Keim, Klaus Sill, ristrutturazione a

Rathenow. ParticolareFonte: “Detail”, n.5, 1998, p.704

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L’informazione tecnica e certificazione che accompagna il materiale - nell’intento di specificarne non solo le proprietà e le caratteristiche ma anche i corretti criteri di progettazione e di messa in opera - hanno assunto un’importanza sempre maggiore (prodotto di qualità = materiale + informazione e certificazione). Con l’apertura dei mercati un ruolo sempre più importante è assunto dalla normativa europea.

È importante tener presente che la qualità del prodotto non garantisce la qualità dell’opera costruita.

I singoli prodotti non sono quasi mai autonomi all’interno del sistema tecnologico dell’edificio, per cui la loro funzionalitàrisulta dipendente da quella dell’elemento tecnico cui appartengono.

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Informazione tecnica e produzione

L’informazione tecnica è definita come “l’informazione che concerne la parte pratica e strumentale di un’arte, di una scienza, di una disciplina, che utilizza il linguaggio a essa relativo e che è finalizzata a migliorare l’applicazione e l’esecuzione pratica di un progetto, di un lavoro, di una qualsiasi attività, in particolare l’impiego dei materiali, dei mezzi e dei servizi nel modo appropriato” (norma UNI 8690/1).

Quindi l’informazione tecnica, accompagnata dalla normativa, èintesa come strumento integrato per la guida e il controllo del processo edilizio.

Essa risulta utile quando è in grado di incrementare la conoscenza necessaria per effettuare delle scelte. La sua validità nell’ambito del settore edilizio sussiste quando consente a ogni singolo operatore del processo di soddisfare i livelli di conoscenza specifici delle differenti attività che gli sono proprie.

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La scheda tecnica, la vera carta di identità, è definita come "insieme coordinato di informazioni tecniche redatte in un ordine prestabilito secondo certe modalità e per determinati scopi" (norma UNI 8690/1).

L'insieme di più schede tecniche, organizzato secondo un sistema di classificazione e che utilizzi codici di classificazione convenzionali, può costituire un catalogo o uno schedario in funzione dei livelli di completezza dell'informazione e delle modalità di gestione e di utilizzazione.

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La scheda tecnica dei prodotti è riferita a materiali,semilavorati, elementi, componenti e sistemi edilizifisicamente disponibili sul mercato e può essere cosìconformata:

Intestazione

Informazioni sull'origine del prodotto– a) Informazioni anagrafiche sulla ditta

fornitrice/produttrice– b) Informazioni di interesse generale– c) Informazioni accessorie

Informazioni tecniche descrittive del prodotto– a) Identificazione fisica del prodotto– b) Ciclo di produzione– c) Identificazione tecnologica del prodotto– d) Confezioni

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Informazioni tecniche sulle prestazioni del prodotto– a) Identificazione funzionale del prodotto– b) Fasi produttive e loro controlli

Informazioni per il corretto uso del prodotto

Informazioni descrittive su avvenuti impieghi del prodotto

Informazioni sugli aspetti economico-commerciali del prodotto– a) Informazioni commerciali– b) Informazioni economiche– c) Organizzazione commerciale

Possono essere analizzate le singole voci, ritenute più significative, alla comprensione dei livelli prestazionali riportati sul materiale utilizzato per la divulgazione.

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Innovazione

“Uno dei più importanti elementi generatori di ogni innovazione tecnologica, l’elemento che si potrebbe definire il principale “motore”dell’innovazione, è la spinta a soddisfare un’esigenza o a contrastare una difficoltà,oppure è la volontà di rispondere ad una modifica del contesto che cambia le regole del gioco e richiede inventiva e nuove soluzioni”.Nicola Sinopoli

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L’innovazione in edilizia è il frutto di sinergie diverse, dai progettisti ai produttori, e fa i conti con il mercato e le sue tradizioni per verificare la possibilità di affermarsi.

In particolare in edilizia l’innovazione spesso scaturisce proprio dalla tradizione, riletta, interpretata alla luce di nuove esigenze.

La crisi ambientale e la rivoluzione informatica impongono di pensare in modo innovativo i luoghi che abitiamo.

Queste le ragioni della capacità innovativa, a partire dalla tradizione, di progetti di architetti come Renzo Piano, Thomas Herzog, Alan Short, Michael Hopkins, quando scelgono un materiale tradizionale, come il laterizio, per progetti innovativi, spesso ambientalmenteconsapevoli.

Innovazione

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L’innovazione si manifesta:

Nell’utilizzo esperto del materiale in un contesto diverso (risposta a nuove esigenze);

Nell’ utilizzo innovativo del materiale con i segni di un linguaggio tradizionale (nuovi sistemi);

Nell’ utilizzo tradizionale del materiale con mezzi tecnici diversi (nuove tecniche costruttive).

Innovazione

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Nelle architetture più innovative possiamo individuare le caratteristiche proprie, ad esempio, del laterizio e dell’ arte muraria che diventano strumento di una concezione nuova del progetto.

La massa entra nel progetto ambientale ed energetico dell’edificio, così come elementi costruttivi innovativi per la nostra cultura del costruire o per il costruire attuale, (le torri di raffrescamento, i camini solari, le pareti di accumulo in muratura).

Innovazione

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Le tecniche antiche del murare a secco tornano nei muri con blocchi a incastro, con la precisione oggi possibile degli elementi rettificati.

Le dilatazioni termiche e igrometriche del laterizio in opera e la fessurabilità vengono tenute sotto controllo nella integrazione fra murature e strutture intelaiate in c.a. o metallo, con malte elastiche e ancoraggi meccanici, per evitare gli stati di coazione.

La plasmabilità dell’argilla suggerisce forme nuove di rivestimento a secco e grigliati brise soleil.

Innovazione

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L’industria dei prodotti edilizi risponde alle esigenze del progetto con la innovazione dei mezzi necessari per metterle in opera.

L’innovazione, intesa come risorsa industriale, diventa così alleata della innovazione nel progetto di architettura e permette di cogliere le opportunità di un settore “tradizionale”, per adeguarsi a nuovi impieghi, a nuove modalità di costruire, a nuove concezioni dei luoghi che abitiamo.

Innovazione

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L’elevata propensione patologica dei sistemi costruttivi è evidenziata molto da errori progettuali e costruttivi.

Il recente sviluppo di tendenza internazionale, costituito dai cosiddetti sistemi stratificati a secco, evidenzia la necessità di rivedere alla radice gli attuali approcci alla progettazione tecnologica verso una capacità di sviluppare sistemi affidabili sia in termini prestazionali che di durata.

Innovazione-Materiali tradizionali ed elementi costruttivi

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Si deve quindi registrare una evoluzione verso sistemi costruttivi più complessi nella loro organizzazione funzionale, tecnologica ed architettonica, peraltro senza alcuna attenzione al fatto che ogni sistema costruttivo sviluppa comportamenti differenziati a seconda del contesto climatico.

Moltissimi modi di guasto e molte delle carenze prestazionali, anche per ciò che attiene all’ambiente confinato, dipendono dall’utilizzo di sistemi costruttivi non coerenti con le condizioni ambientali e dalla scarsa capacità di gestire, la gamma di materiali e componenti disponibili.

InnovazioneInnovazione--Materiali tradizionali ed elementi costruttivi

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Un esempio sicuramente significativo di sperimentazione sulla tecnologia costruttiva “a secco”per elementi di chiusura verticale è costituito dalle ricerche progettuali condotte da Renzo Piano già a partire dagli anni ottanta.

Il progetto per la nuova sede dell’IRCAM a Parigi (1989) è caratterizzato da una soluzione costruttiva basata sull’impiego di listelli di laterizio assemblati su supporti meccanici all’interno di un telaio in alluminio,a sua volta solidarizzato mediante imbullonatura a una struttura metallica retrostante.


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1- Renzo Piano, sede IRCAM, Parigi. Particolare costruttivo della facciata. Fonte: M.Baffa, Strumenti per il progetto. La casa, Bologna, Compositori, 2000,pag.18.

2-Renzo Piano, sede IRCAM, Parigi. Dettaglio fotografico della facciata.Fonte: A.Campioli, Il contesto delm

,progetto , Milano, Franco Angeli, 1993..1

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Altro esempio di applicazione di un sistema costruttivo basato sull’assemblaggio a secco di elementi in laterizio impiegati come superficie di finitura per chiusure verticali, è il progetto dello stesso Renzo Piano per un complesso residenziale a Parigi, realizzato in Rue de Meaux (1991).

La soluzione costruttiva impiegata prevede la posa di mattonelle di terracotta, montate attraverso semplice incastro meccanico su agganci predisposti all’interno di pannelli prefabbricati a sezione sottile in calcestruzzo rinforzato con fibre di vetro.


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3-Renzo Piano, Complesso

residenziale in Rue de Meaux, Parigi,

1991. Prospetto principale.

Fonte: A.Campioli, Il contesto delm

,progetto , Milano, Franco Angeli, 1993..

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4-Renzo Piano, Complesso

residenziale in Rue de Meaux,

Parigi,1991. Immagine di dettaglio dei

pannelli in calcestruzzo

predisposti per accogliere le

formalle in laterizio.Fonte:

A.Campioli, Il contesto del

,progetto , Milano, Franco Angeli,

1993..

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Gli esempi sinteticamente descritti pongono l’accento sul tema della gestione progettuale dell’innovazione dei materiali e delle tecniche costruttive in relazione al tema dell’affidabilità, della durabilità e dunque della manutenzione delle opere edilizie.

La questione della difficoltà di riconoscimento attuale di una prassi costruttiva riconducibile a una “regola dell’arte” consolidata, pone anche l’attenzione sulle incognite prestazionali che possono celarsi nell’impiego di materiali e tecniche innovativi e quindi caratterizzati da limitata sperimentazione.

Non si tratta di rinunciare alla possibilità di compiere sperimentazioni anche fortemente innovative, quanto di ribadire la necessità di un controllo progettuale e costruttivo più attento e consapevole, in relazione al grado di innovazione.


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Frank O. Gehry nel descrivere il suo progetto per il museo Guggenheim di Bilbao, svolge alcune interessanti riflessioni in merito alle logiche di impiego di materiali tradizionali e innovativi in edilizia, che può essere importante riportare:

“L’unico nuovo materiale che abbiamo usato a Bilbao èstato il titanio. Le lastre di titanio sono più sottili di quanto avrebbero potuto esserlo quelle di acciaio; il loro spessore èsoltanto di un terzo di millimetro ed inoltre sono flessibili, non rimangono rigide ed immobili come lastre di acciaio, ma la loro superficie vibra nel vento. C’è una certa ironia nel fatto che la sensazione di stabilità data dai blocchi di pietra del basamento sia ingannevole, poiché la pietra- esposta al clima aggressivo delle nostre città- si deteriora, mentre invece un foglio di titanio è garantito un secolo contro gli effetti dell’aggressione atmosferica. Ciò deve spingerci ad una riflessione profonda di cosa rappresenta oggi il concetto di stabilità”.


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5-FranK O. Gehry, museo Guggenheim, Bilbao, 1998 .

Fonte:” Domus”, n.798, 1997,

pp.12,13.

6-FranK O. Gehry, museo Guggenheim, Bilbao, 1998 .

Dettagli.

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L’affermazione comunque non si riferisce alle garanzie di durata dell’intero sistema costruttivo, ma al singolo materiale.

Per un’opera ormai relativamente recente, sarà interessante verificare l’effettiva risposta prestazionale di materiali e tecniche costruttive così innovativi, nonché gli oneri gestionali.

Le incertezze sperimentali spesso connesse all’impiego di materiali e tecniche costruttive innovativi risultano di particolare rilievo, proprio perché si confrontano direttamente con il perseguimento di due obiettivi strategici di una progettazione consapevolmente orientata alla sostenibilità, alla durabilità e alla manutenibilità:

la prevenzione dei guasti la riduzione dei difetti.


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Riferimenti bibliografici

M.Morandotti, “Progettare la manutenibilità, gestire la manutenzione”, in G.P.Calvi (a cura di) (2002), Progetto qualità edilizia, Edizioni Edilizia Popolare, Roma.

E.Pizzi, “Tecnologie e materiali innovativi per la flessibilità di progetto” in G.P.Calvi (a cura di) (2002), Progetto qualità edilizia, Edizioni Edilizia Popolare, Roma.

AAVV, (1992-1995) Manuale di Progettazione edilizia, vol. 5 materiali e prodotti, Milano, Hoepli

M.C.Torricelli (2005) “Innovazione tecnologia di prodotti e sistemi per l'edilizia”, in INNOVAZIONE E SOSTENIBILITA’, Convegni Marsciano, Perugia.www.supermuseolaterizio.it/web/convegni_marsciano.php

N. Sinopoli, V. Tatano (a cura di) (2002), Sulle tracce dell’innovazione. Tra tecniche e Architettura”. F. Angeli ed. Milano.

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