Le facciate continue in vetro e metallo

sa vicentina dell’Araceli, Vicenza,
sa vicentina dell’Araceli, Vicenza,
e.
Le facciate continue in vetro e metallo
Frida BAZZOCCHI. Vincenzo DI NASO
RIASSUNTO
Le tematiche della trasparenza e della leggerezza si configurano ormai da oltre un secolo come paradigmi della modernità.
In molti edifici che oggi si pongono come icone del costruire contemporaneo la smaterializzazione
dell’involucro edilizio rappresenta uno dei principali valori formali e ciò si concretizza in una tensione
volta ad annullare visivamente la barriera che separa l’edificio da ciò che lo circonda. In questo tipo di
approccio il vetro risulta essere il vero protagonista.
L’evoluzione dei materiali e delle tecniche ha consentito già da molti anni la realizzazione di facciate in
vetro ad elevata complessità tecnologica.
Il contributo è volto ad effettuare un sintetico panorama delle facciate continue in vetro e metallo ed
esplicitare alcune delle problematiche inerenti la progettazione di tali sistemi di involucro.
ABSTRACT
Is more than a century that transparency and lightness themes look like a modernity paradigm.
The dematerialized building envelope represents one of the best formal value in a lot of contemporary buildings
that today represent icons. Such concept comes true in a tension of getting rid of the barrier between building
and the environment around it. In such an approach glass is the real protagonist.
It is a while that materials and techniques development has allowed to build “high-tech” glasses façades.
The article wants to realize a synthetic overview of glasses façades and to investigate some of the most important designing problems in the field of such enveloping system.
PREMESSA
Le facciate in vetro e metallo appartengono ai sistemi di involucro definiti facciate continue1.
Tali facciate si declinano in una notevole varietà
di soluzioni tecnologiche accumunate dall’impiego del metallo per realizzare la sottostruttura, e di
lastre di vetro a costituire il tamponamento della
chiusura verticale.
Lo sviluppo e la ricerca nel campo delle tecnologie per gli involucri in vetro è stata sempre sottesa dalla volontà di smaterializzare la parete con
l’obiettivo di ottenere quella leggerezza dell’edificio perseguita ormai da molti anni da una cospicua parte di progettisti contemporanei.
Da ciò si comprende la tendenza dei sistemi
maggiormente evoluti, che talvolta non coincide
con quelli maggiormente performanti, di ridur-
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re al minimo l’ingombro della sottostruttura. E’
d’altra parte necessario sottolineare che la ricerca compositiva non è stata sinora coadiuvata da
un’altrettanto impegnato studio sulle prestazioni
degli involucri vetrati ne da un loro utilizzo sempre
“consapevole”, in relazione alle problematiche di
carattere energetico.
Nel testo si tratteranno esclusivamente le tecnologie relative alle facciate continue in vetro e metallo
intese come pareti perimetrali verticali.
Un attento impiego di tali sistemi presuppone
però l’integrazione con altri elementi tecnici che
consentano di ottenere un idoneo livello prestazionale dell’involucro, come ad esempio le schermature solari.
E’ comunque evidente che fra tutti gli elementi,
il vetro2 assume un ruolo fondamentale, poiché
sia l’isolamento termico che quello acustico sono
3
quasi totalmente affidati ad esso, anche se è comunque possibile integrare all’interno della facciata elementi ciechi, che solitamente vengono
utilizzati per migliorare le prestazioni complessive
dell’involucro. Il modo con cui vengono trattate
tali porzioni è inoltre fondamentale per la definizione formale della facciata.
Classificazione
Le facciate continue in vetro e metallo possiedono sempre una struttura ausiliaria su cui vengono integrati i vari componenti della parete, dagli
elementi trasparenti, che potranno essere sia fissi
Fig.
19 apribili,
- Icnografia
del eventuali
Palazzo Carignano,
Torino,
Archivio di Stache
agli
elementi
ciechi.
to, Finanze, Azienda Savoia-Carignano, cat. 53, mazzo unico, Tipi,
n.Questo
108, filigrana
a luce trasmessa).
tipo(ripresa
di facciate
si classifica sia in funzione
del rapporto geometrico tra sottostruttura e pannelli (vetrati o ciechi) che in relazione alle modalità
di fissaggio dei pannelli alla sottostruttura.
Generalmente si individuano due famiglie:
a) facciate a montanti e traversi, in cui la sottostruttura giace nel medesimo piano dei pannelli;
b) vetrate appese, in cui la sottostruttura è disposta su un piano diverso rispetto a quello della vetrazione.
Ulteriori distinzioni all’interno delle due famiglie
sono strettamente legate alle specifiche tecnologie e alle modalità di cantierizzazione. La risposta
prestazionale delle soluzioni tecniche appartenenti alle due famiglie è assai diversa, pertanto
l’opzione del loro utilizzo deve essere ponderata
in funzione del tipo del livello di prestazione atFig. 20 - Icnografia del Palazzo Carignano, Torino, Archivio di Statesa.
to,
Finanze, Azienda Savoia-Carignano, cat. 53, mazzo unico, Tipi,
n. 108, contromarca (ripresa a luce trasmessa).
Le facciate a montanti e traversi si possono classificare inoltre in funzione della modalità di fissaggio delle vetrazioni alla sottostruttura, divedendosi in:
a) facciate tradizionali, nel caso in cui i pannelli
sono fissati ai montanti ed ai traversi tramite fissaggi meccanici;
b) facciate strutturali o SSG (structural sealant glazing), quando le vetrazioni sono assicurate mediante incollaggio siliconico;
ma anche in relazione ai diversi livelli di prefabbricazione della facciata, ovvero:
a) facciate assemblate in opera, che risultano essere le più tradizionali e diffuse, in cui il montaggio
dei diversi componenti industrializzati avviene in
cantiere;
Fig. 21 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,
b) facciate
a cellula,
in cui
la realizzazione
di porMusei
Civici, D 1053,
particolare
(ripresa
a luce trasmessa).
4
10
zioni di facciata avviene nello stabilimento di produzione e solo successivamente in opera le parti
si assemblano le une alle altre.
La classificazione delle vetrate appese risulta essere assai più articolata e per la comprensione di
questi sistemi risultano essere necessari la conoscenza e l’approfondimento di tecnologie specifiche.
Le soluzioni si distinguono per:
a) i sistemi di fissaggio puntuale,
b) i sistemi di sottostruttura funzionali ai carichi
verticali,
c) i sistemi di sottostruttura funzionali ai carichi
orizzontali (soluzioni di controvento),
d) eventuali sistemi di collegamento fra fissaggi e
sottostrutture.
La tecnologia
Le facciate continue in vetro e metallo devono
soddisfare tutti i requisiti richiesti ad una parete
perimetrale verticale3. L’ottenimento di sufficienti livelli prestazionali idonei ad usi civili, ma soprattutto l’impiego di un materiale fragile come il
vetro utilizzato come tamponamento, rendono le
facciate continue uno dei più complessi sistemi
tecnologici impiegati in edilizia.
Come
i sistemi
montati
a secco,
le maggiori
Fig.
22 - tutti
Icnografia
della chiesa
vicentina
dell’Araceli,
Vicenza,
Musei Civici, D 1053.
difficoltà realizzative sono relative all’ottenimento
di una sufficiente tenuta all’aria ed all’acqua. In
particolar modo gli elementi maggiormente coinvolti dal problema risultano essere i giunti, i sistemi di ancoraggio al telaio dell’edificio e i sistemi di
drenaggio quando presenti.
Inoltre nel caso specifico si aggiungono difficoltà
nell’ottenimento di soddisfacenti livelli di isolamento acustico e termico.
Le due famiglie di facciate continue utilizzano tecnologie assai diverse, quindi tratteremo separatamente le facciate a montanti e traversi e le facciate
appese. In entrambi i casi si procederà all’individuazione di tutti gli elementi costituenti il sistema
per poi passare all’analisi di ognuno di questi.
Le facciate a montanti e traversi sono costituite
da:
a) elementi strutturali verticali denominati montanti, che svolgono la funzione strutturale principale;
b) elementi di collegamento tra i montanti per gaFig.
23 - Icnografia
della chiesa
vicentina
dell’Araceli,
Vicenza,
rantirne
la continuità
strutturale
definiti
cannotti;
Musei Civici, D 1053, particolare.
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sa vicentina dell’Araceli, Vicenza,
c) elementi strutturali orizzontali denominati traversi;
d) il sistema di fissaggio della facciata alla struttura principale dell’edificio solitamente costituito
da staffe;
e) il sistema di completamento e di chiusura della
facciata costituito da pannelli vetrati o da pannelli
ciechi.
f) elementi che interfacciano la sottostruttura alle
vetrazioni costituiti da guarnizioni.
La struttura che garantisce l’autoportanza di una
facciata continua in vetro e metallo è un sistema
di montanti e traversi, generalmente in alluminio4,
interconnessi tra loro ed ancorati alla struttura
principale dell’edificio. Gli elementi che assolvono
la funzione strutturale principale sono i montanti,
i quali raccolgono le azioni trasmesse dai traversi, dalle vetrazioni e dai pannelli ciechi e quindi li
trasferiscono alle travi di bordo o direttamente al
solaio al quale sono appunto ancorati.
La logica di fissaggio dei montanti è tale da ottenere uno schema statico di trave continua su
più appoggi, con luce delle campate coincidente
con l’interpiano. Gli elementi che assolvono la
funzione di ancoraggio dei montanti prendono il
nome di staffe. Oltre ad un compito squisitamente strutturale, tali elementi consentono di assorbire le tolleranze costruttive che sono proprie della
sa vicentina dell’Araceli, Vicenza,
e.
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Figure 1 e 2 - Esempio di facciata tradizionale a montanti e traversi con fissaggio meccanico. Ing. Vincenzo Di
Naso, Ampliamento dello stabilimento industriale della
El.En. S.p.A., Calenzano (FI).
struttura principale, in particolar modo se questa
è in c.a.. Le regolazioni possibili sono dell’ordine
dei 15-20 mm in tutte le direzioni dello spazio. Ciò
garantisce il montaggio della serramentistica, che
necessita di precisioni dell’ordine del millimetro,
nonostante la sicura presenza di imprecisioni di
qualche centimetro, tipiche della tecnologia del
cemento armato.
Le regolazioni si ottengono in genere combinando
fori asolati e ferri a gola con viti a testa di martello.
Non potendo impiegare per ovvie ragioni montanti
di lunghezza eguale all’intera altezza dell’edificio,
il sistema è composto di singoli pezzi di dimensione pari alla luce della campata, ognuno dei quali è ancorato direttamente alla staffa solo in una
estremità. L’altro estremo viene collegato tramite
un cannotto al montante adiacente che invece risulta essere fissato con una staffa alla struttura.
Il cannotto consiste in un elemento assimilabile ad uno scatolare che viene inserito all’interno
dei due montanti da collegare, fissato su uno e
lasciato libero sull’altro, in modo da ottenere un
collegamento telescopico scorrevole, ciò grazie
alla presenza di un giunto dell’ordine dei 20mm
tra un montante e l’altro. La finalità è quella di evitare l’ingenerarsi di tensioni all’interno dei montanti dovute alle dilatazioni legate alle variazioni
termiche.
La sottostruttura è generalmente in alluminio, è
pertanto fondamentale ridurre le dispersioni di calore che essa naturalmente favorirebbe essendo a
contatto sia con l’ambiente interno che esterno.
A tale scopo sono presenti all’interno dei profilati
elementi in materiale isolante tali da interrompere
la continuità del profilo nella direzione del flusso
5
di calore. I profilati così conformati prendono il
nome di profili a taglio termico. Il sistema più utilizzato è costituito da barre di poliammide rivestite
di fibra di vetro che, solidarizzate con le porzioni
in alluminio, garantiscono la continuità strutturale
della sezione del profilo stesso. La geometria delle barre dipende strettamente dalla famiglia a cui
appartiene il sistema.
I pannelli vetrati o ciechi sono direttamente connessi alla sottostruttura, che generalmente fornisce un appoggio su tutto il perimetro del pannello.
Come già anticipato la distinzione più significativa
all’interno della famiglia in analisi è proprio relativa
alle modalità di fissaggio dei pannelli. Le facciate
tradizionali,
che
coprono
circa ilTorino,
70%Archivio
dell’attuale
Fig.
19 - Icnografia
del Palazzo
Carignano,
di Stato, Finanze, Azienda Savoia-Carignano, cat. 53, mazzo unico, Tipi,
produzione,
adottano
un
sistema
di
ritenuta
della
n. 108, filigrana (ripresa a luce trasmessa).
lastra che sfrutta la presenza di un pressore, in cui
sono inserite le guarnizioni, che trattiene la lastra
per contrasto. Il fissaggio del pressore è ottenuto
tramite viti serrate all’interno del montante.
Sia il pressore che le viti sono protette da un
coprigiunto, che oltre all’estetica della facciata
contribuisce alla sua durabilità, limitando i ponti
galvanici tra le viti in acciaio e il pressore in alluminio.
Nel caso delle facciate tradizionali la sezione dei
profili impiegati come montanti o come traversi è
morfologicamente identica.
Le facciate strutturali invece adottano un incollaggio dei pannelli mediante sigillanti siliconici, intendendo con questi polimeri sintetici nei quali atomi
di silicio sono legati all’ossigeno formando delle
Fig. 20 - Icnografia del Palazzo Carignano, Torino, Archivio di Stamacromolecole.
to,
Finanze, Azienda Savoia-Carignano, cat. 53, mazzo unico, Tipi,
n. 108, contromarca (ripresa a luce trasmessa).
Tali composti possiedono due caratteristiche distinte:
a) la loro struttura chimica gli consente di essere
un’interfaccia tra materiali organici ed inorganici;
b) la notevole stabilità tra le molecole di silicio ed
ossigeno consente a tali sigillanti di conservare le
loro caratteristiche meccaniche e fisiche in condizioni estreme di esposizione ai più diversi ambienti.
Al sigillante siliconico è richiesta sia resistenza
meccanica, avendo il compito sia di sostenere
la lastra di rivestimento o l’elemento trasparente
con i relativi carichi trasmessi da questi, che di
garantire sufficiente flessibilità, tale da consentire movimenti differenziati della struttura rispetto
all’elemento trasparente.
I vantaggi che questo genere di soluzione fornisce
Fig. 21 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,
sono:
Musei
Civici, D 1053, particolare (ripresa a luce trasmessa).
6
10
a) un lieve miglioramento delle prestazioni di isolamento termico rispetto ad un sistema tradizionale;
b) la possibilità di raggiungere un certo livello di
prefabbricazione;
c) di garantire la continuità del vetro sulla superficie esterna della facciata, non interrotta dalla presenza dei montanti, motivo principe per l’impiego
di tale sistema.
Il problema della sicurezza nel fissaggio dei pannelli in questa famiglia di facciate è di assoluta
importanza. In quest’ottica la fase maggiormente delicata all’interno del processo produttivo è
ovviamente quella dell’incollaggio della vetrata
ai profili in alluminio. Essendo necessarie precise condizioni ambientali affinché sia garantito un
incollaggio ottimale, cosa che in cantiere non è
possibile ottenere, tale operazione deve essere
eseguita in officina.
Per poter fare ciò la lastra viene incollata ad una
cornice in alluminio in stabilimento, che a sua
volta viene connessa meccanicamente alla sottostruttura di montanti e traversi in cantiere.
Tale sistema ha il vantaggio che la cornice in alluminio può fungere da telaio mobile per la realizzazione delle aperture, facendo si che le porzioni
apribili della facciata non siano individuabili quando chiuse.
Fig.
- Icnografia
della chiesa
vicentina dell’Araceli,
Nel22caso
delle facciate
tradizionali
invece leVicenza,
aperMusei Civici, D 1053.
ture risultano invece maggiormente denunciate
dalla presenza dei profili che realizzano il telaio
mobile, ben distinguibili all’interno del reticolo di
montanti e traversi.
Ciò che garantisce che la facciata in vetro e metallo funzioni al meglio, è una buona progettazione degli elementi che interfacciano i due materiali,
sennonché un attento studio per garantire la tenuta all’acqua e all’aria.
Il primo aspetto è spesso riconducibile al secondo per il quale giocano un ruolo fondamentale le
guarnizioni.
La prestazione di tenuta di una facciata continua
è comunque il risultato di un comportamento a
sistema di diversi componenti:
a) le deformazioni elastiche degli elementi di telaio
che devono essere contenute in modo tale da non
compromettere il funzionamento dei giunti;
b) i giunti di dilatazione verticali ed orizzontali in
corrispondenza dell’attacco dei traversi ai montanti e tra un montante ed il successivo;
Fig.
23 - Icnografia
della chiesa vicentina
dell’Araceli,
Vicenza,
c) i giunti
in corrispondenza
di soluzioni
d’angolo
o
Musei Civici, D 1053, particolare.
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sa vicentina dell’Araceli, Vicenza,
sa vicentina dell’Araceli, Vicenza,
e.
di collegamento alla muratura, oppure in presenza di cambi di pendenza (soluzione di interfaccia
tra facciata e copertura o facciata inclinata);
d) le sigillature e le guarnizioni di tenuta del vetro.
Per quanto riguarda le guarnizioni, bisogna tenere in considerazione due aspetti:
a) la deformazione degli elementi di telaio può
mettere in crisi la tenuta all’acqua della facciata;
b) l’acqua meteorica si concentra in prossimità
dei giunti.
Nella progettazione di un sistema di facciata si
suppone che sia impossibile eliminare completamente qualsiasi infiltrazione d’acqua; è dunque
importante impedire che tali infiltrazioni possano
raggiungere l’interno.
Questa tecnica si basa appunto sull’ipotesi che
l’acqua possa superare la prima linea di difesa
costituita dalla sigillatura dei giunti e venga quindi
successivamente intercettata ed espulsa verso
l’esterno da una seconda linea di difesa, costituita da un complesso di gocciolatoi e canali ricavati
nei profili dei montanti e dei traversi, in grado di
condurre l’acqua meteorica e di condensa verso
asole di scarico e di espulsione. Ciò spiega anche la necessità di impiegare per la sottostruttura
un materiale con una resistenza alla corrosione
come l’alluminio.
La terza via d’azione consiste nell’eliminare, o per
lo meno ridurre, l’intensità delle forze che “guidano” l’acqua all’interno dei giunti di facciata. Questa soluzione progettuale e costruttiva prende
normalmente il nome di giunto aperto o giunto a
compensazione o ad equalizzazione di pressione.
In tutto ciò la guarnizioni5 assumono un ruolo molto importante, infatti devono assecondare il movimento differenziato del vetro rispetto a quello del
telaio metallico, contribuendo allo stesso tempo
ad assicurare le prestazioni di tenuta all’acqua,
permeabilità all’aria, isolamento termico ed isolamento acustico.
All’interno delle due famiglie ora descritte è possibile avere due approcci progettuali diversi in
riferimento alla possibile prefabbricazione della
facciata. La soluzione più frequentemente utilizzata, sia per maggiori garanzie di prestazione sia
per minori costi nell’impiego in cantieri ordinari,
è quella di assemblare la facciata totalmente in
opera, con le dovute distinzioni sul livello di prefabbricazioni attuabile in funzione dell’impiego di
una facciata tradizionale o strutturale.
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Figura 3 - Esempio di facciata tradizionale a montanti
e traversi con fissaggio siliconico. Helmut Jahn, New
Kranzler Eck, Berlino.
Figura 4 - Esempio di facciata tradizionale a montanti
e traversi con controventi in vetro. Helmut Jahn, Sony
Center, Berlino.
In alcune applicazioni invece è preferibile l’impiego di facciate a cellule che utilizzano moduli
preassemblati, i quali necessitano per il completamento di poche operazioni fuori dall’officina,
ovvero quelle necessarie al posizionamento ed
ancoraggio dei moduli in cantiere.
Il modulo consta generalmente in un modulo di
facciata alto quanto l’interpiano e largo quanto
uno o più moduli verticali del sistema.
L’insieme può essere costituito da un modulo di
una facciata a pelle singola o a doppia pelle, tipo-
7
logia che qui anticipiamo, ma che sarà affrontata
in seguito.
Gli aspetti tecnologici che la caratterizzano risultano in ogni caso identici.
La nascita del sistema a cellula è frutto dello sviluppo verticale degli edifici che rende problematico, se non impossibile, l’allestimento di ponteggi
esterni, necessari per la messa in opera delle tecnologie “tradizionali”.
La possibilità di poter avere un modulo preassemblato consente infatti un montaggio con operai
esclusivamente al piano di pertinenza del modulo
e a quello superiore, con il sollevamento dell’elemento mediante una macchina per il sollevamenFig.
- Icnografia
del Palazzo
Carignano,
Torino,a
Archivio
di Stato 19posta
ai piani
superiori
rispetto
quello
del
to, Finanze, Azienda Savoia-Carignano, cat. 53, mazzo unico, Tipi,
n.montaggio.
108, filigrana (ripresa
a luce
trasmessa).
Inoltre,
essendo
necessarie in opera
solo un ridotto numero di operazioni per la posa
della cellula, si possono ottenere notevoli vantaggi sui tempi di cantierizzazione, tipici dei sistemi
prefabbricati.
Per quanto riguarda le tecnologie del sistema facciata, le cellule non si differenziano dalle soluzioni
sino ad ora analizzate.
Le loro peculiarità sono legate ai problemi propri
degli elementi di involucro di grandi dimensioni ed
in particolare quelli relativi alla tenuta dei giunti tra
gli elementi ed al loro corretto posizionamento in
opera.
Ciò si traduce in soluzioni peculiari sia in corrispondenza dei traversi e dei montanti perimetrali
alla cellula, elementi sempre presenti, che nel sistema di ancoraggio alla struttura principale.
Fig. 20 - Icnografia del Palazzo Carignano, Torino, Archivio di StaIl Finanze,
problema
di dover
creare uncat.
elemento
di
to,
Azienda
Savoia-Carignano,
53, mazzo dotato
unico, Tipi,
n. 108, contromarca (ripresa a luce trasmessa).
auto portanza, che abbia inoltre già predisposto
un sistema di tenuta all’acqua e all’aria, ha condotto alla progettazione di elementi che non presentano sul bordo elementi vetrari.
Inoltre, nel caso in cui la cellula utilizzi la tecnologia delle facciate a montanti e traversi, è necessario prevedere sempre montanti e traversi sul
perimetro, in gergo definiti “mezzo montante” e
“mezzo traverso”.
Ciò necessariamente comporta che in corrispondenza dei giunti avvenga sempre un raddoppio di
tali elementi. Questi si accostano infatti ai corrispondenti elementi delle cellule adiacenti e la soluzione di giunto prevede generalmente la presenza di tre o quattro barriere all’acqua, che possono
essere costituite da guarnizioni che lavorano per
pressione, previste generalmente per i soli monFig. 21 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,
tanti, oppure da guarnizioni, di cui alcune allogMusei Civici, D 1053, particolare (ripresa a luce trasmessa).
8
10
giate all’interno di un gioco “maschio-femmina”
tra i profili accostati, utilizzate solitamente per i
traversi.
Soluzioni più raffinate presentano la seconda soluzione sia per i montanti che per i traversi, ed il
fatto che la cellula sia un elemento di una facciata
semplice o di una doppia pelle non modifica sostanzialmente le cose.
Fig. 22 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,
Musei Civici, D 1053.
Figure 5 e 6- Fase di messa in opera di un modulo di
facciata a cellula e staffa di fissaggio. Leonardo Ricci,
Nuovo Palazzo di Giustizia, Firenze.
La tecnologia delle vetrate a fissaggio puntuale è
assai più recente di quella delle facciate continue.
Queste si caratterizzano per l’ottenimento di una
decisa smaterializzazione della struttura portante
della parete, tanto che essa si può ridurre ad un
sistema di controventi composto esclusivamente
da bielle e cavi o persino da vetro. In ogni caso
la struttura di facciata è posta su un piano diverso da quello della vetrazione e la lastra di vetro
è trattenuta non in maniera continua ma solo in
alcuni punti.
Partendo da un certo numero di realizzazioni significative è possibile individuare quali siano i
Fig. 23 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,
componenti
caratterizzanti
questo sistema di facMusei
Civici, D 1053,
particolare.
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ciate, in modo tale da potersi orientare nella scelta progettuale che ne preveda l’applicazione.
E’ necessario sottolineare che la definizione formale della facciata coincide con la definizione
della soluzione strutturale, poiché in questa tipologia di facciata tutti gli elementi che compongono il sistema contribuiscono alla statica della
stessa. Ed è proprio attraverso l’individuazione
degli elementi strutturali e della loro funzione che
si può articolare la classificazione dei componenti
il sistema.
Gli elementi caratterizzanti una vetrata sospesa
risultano essere:
a) i sistemi di fissaggio puntuale,
b) i sistemi di sottostruttura funzionali ai carichi
verticali,
c) i sistemi di sottostruttura funzionali ai carichi
orizzontali (soluzioni di controvento),
d) eventuali sistemi di collegamento fra fissaggi e
sottostrutture.
Nella scelta della tipologia di componenti, appartenenti ai quattro gruppi sopraelencati, è necessario durante il processo di progettazione
procedere gerarchicamente, ciò in quanto alcuni
elementi tecnologici non risultano essere tra loro
compatibili.
Per quanto riguarda i sistemi di fissaggio si possono avere soluzioni sia con foratura della lastra
che non (fissaggio passante e fissaggio tramite
clamp).
Qualunque sia il sistema la priorità risulta quella
di ridurre le sollecitazioni flessionali generati dalle
azioni esterne o di trasferirle al di fuori del piano
della vetrata alla struttura secondaria. Ciò permette di sollecitare la lastra prevalentemente in modo
assiale, assai più compatibile con le caratteristiche meccaniche del vetro temprato.
Nel caso di fissaggio passante è prevista la foratura della lastra di vetro che consente così l’inserimento dell’accessorio di sostegno previsto. E’
possibile avere soluzioni diverse sia rispetto alla
modalità di foratura della lastra che al tipo di vincolo offerto dal fissaggio.
Per quanto riguarda la tipologia di foratura è possibile attuare differenti forature delle lastre di vetro
che però implicano esclusivamente un diverso risultato estetico-formale, ovvero una foratura dritta, in cui il foro dritto fa si che l’accessorio di fissaggio attraversi la lastra di vetro rimanendo così
in parte esterno a questa, oppure una foratura
sa vicentina dell’Araceli, Vicenza,
sa vicentina dell’Araceli, Vicenza,
e.
Figura 7 - Esemplificazione del comportamento del sistema per carichi orizzontali nel caso del bullone articolato.
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svasata, in cui il foro svasato permette al fissaggio di rimanere all’interno del piano della lastra.
Per ciò che concerne la profondità del foro, nel
caso in cui si adottino vetri camera per la facciata, quindi composti da due o più lastre di vetro, è
possibile attuare la foratura di una sola lastra o di
entrambe.
Il caso di foro passante è il più frequente ed ovviamente è quello in cui la foratura coinvolge tutte le
lastre della vetrata. Nel caso di foro non passante esso generalmente coinvolge solo le lastre più
interne, mantenendo integra quella esterna, con
ovvi vantaggi estetici. Per fare ciò è però necessario predisporre i fissaggi durante la produzione
delle vetrate, con evidenti complicazioni del processo
produttivo.
Fig.
19 - Icnografia
del Palazzo Carignano, Torino, Archivio di Stato, Finanze, Azienda Savoia-Carignano, cat. 53, mazzo unico, Tipi,
I
vincoli
vengono
distinti anche per la diversa tipon. 108, filigrana (ripresa a luce trasmessa).
logia della tecnica di fissaggio. Generalmente si
distingue la rotule e il fissaggio semirigido.
La rotule6 o bullone articolato è una tipologia di
fissaggio che consente la rotazione relativa tra lastra ed elemento di fissaggio, tale vincolo risulta
essere quindi assimilabile ad una cerniera sferica.
I fissaggi semirigidi7 sono invece costituiti da una
vite non articolata, connessa in maniera non rigida alla sottostruttura tramite l’interposizione tra gli
elementi di componenti in materiale flessibile (neoprene, silicone, ecc.), tale vincolo risulta essere
quindi assimilabile ad un semincastro.
Nel caso delle clamp il fissaggio avviene attraverso una pinza che si fissa al bordo della lastra. Il
sistema non implica quindi forature. Le soluzioni
variano in funzione della posizione del fissaggio,
perimetrale o angolare, che determina sia vincoli
diversi per la lastra che una diversa caratterizzazione formale della facciata. La clamp perimetrale
è realizzata tramite una pinza a due vie che stringe due lastre, una superiore ed una inferiore. Solitamente ogni vetro è “stretto” attraverso quattro
clamp, due sul bordo superiore e due su quello
inferiore, in posizioni interne rispetto allo sviluppo orizzontale della lastra. E’ interessante notare che questa tipologia di fissaggio è quella che
consente in maniera più semplice di ottenere una
disposizione delle lastre a giunti sfalsati. La clamp
angolare consiste invece in pinze cosiddette a
“quadrifoglio” poste nel punto di incontro di quattro lastre.
Fig. 22 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,
Musei Civici, D 1053.
Fig. 20 - Icnografia del Palazzo Carignano, Torino, Archivio di Stato, Finanze, Azienda Savoia-Carignano, cat. 53, mazzo unico, Tipi,
n. 108, contromarca (ripresa a luce trasmessa).
Figura 9 - Esempio di vetrata appesa con clamp. Petzinka Pink & Partner, Hammer straße, 19, Düsseldorf.
Figura
- Esempio
di vetrata
appesa dell’Araceli,
con fissaggio
pasFig.
21 - 8Icnografia
della
chiesa vicentina
Vicenza,
sante.
Helmut
Jahn,
Sony Center,
Musei
Civici,
D 1053,
particolare
(ripresa Berlino.
a luce trasmessa).
10
10
E’ possibile individuare nel sistema di facciata elementi che svolgono una funzione resistente verso
i carichi verticali. Non sempre un componente di
facciata assolve esclusivamente questa funzione,
in alcuni casi infatti lo stesso elemento contribuisce ad esempio a garantire la staticità del sistema
Fig. 23 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,
di facciata
in funzione
Musei
Civici, D 1053,
particolare.dei carichi orizzontali. E’
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sa vicentina dell’Araceli, Vicenza,
sa vicentina dell’Araceli, Vicenza,
e.
inoltre necessario sottolineare che la tipologia di
sottostruttura adottata è strettamente connessa
alla tipologia di fissaggio.
Si possono avere i seguenti casi:
a) Nessuna sottostruttura dedicata: questo è il
caso in cui le lastre di vetro di facciata svolgono esse stesse una funzione strutturale, ovvero
all’interno della facciata le lastre superiori portano quelle inferiori in una logica riferibile ad un
“sistema a tenda”. I sistemi appartenenti a questa tipologia vengono denominati vetrate a lastre
sospese, e si distinguono rispetto a tutti gli altri
che vengono definiti vetrate a lastre indipendenti.
Questa tipologia è abbinabile esclusivamente a
fissaggi passanti.
b) Cavi verticali: rappresenta una delle scelte di
sottostruttura che garantisce il minor impatto
formale; i carichi verticali vengono totalmente
sostenuti da cavi, generalmente in acciaio, che
a loro volta li trasmettono alle strutture principali
dell’edificio. E’ possibile adottare per la ritenuta
delle lastre tutte le tipologie di fissaggio, con la
differenza però che nel caso di fissaggi passanti è necessaria la presenza di componenti che
medino il rapporto tra il bullone ed il cavo (stelle,
piatti, ecc.), nel caso di clamp invece è possibile
un collegamento diretto tra cavo ed elemento di
fissaggio della lastra. La possibilità di minimizzare i componenti del sistema di facciata, e quindi
l’impatto della sottostruttura sulla vetrata, rende
la soluzione a cavi verticali, quella preferibile per
le clamp. E’ necessario esprimere qualche considerazione per le due diverse tipologie di clamp.
Ogni serie verticale di clamp viene generalmente
sostenuta da un distinto cavo. Nel caso di clamp
perimetrali, essendo queste disposte in posizioni
intermedie rispetto alla larghezza della lastra, saranno chiaramente visibili in facciata due cavi di
sospensione per ogni serie verticale di lastre. Nel
caso di clamp angolari invece, essendo queste
poste sugli angoli delle lastre, i cavi passeranno
in corrispondenza dei giunti verticali, risultando
praticamente invisibili dall’esterno.
c) Montanti: questa soluzione risulta essere la più
classica e di più semplice risoluzione dal punto di
vista statico. In questo caso si prevede l’uso di un
montante, posto ovviamente su un piano diverso
da quello delle lastre, a sostegno dei carichi verticali dovuti al peso proprio delle vetrazioni. I montanti risulteranno vincolati alla struttura portante
dell’edificio, e potranno essere costituiti da mate-
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riali assai diversi tra loro come legno, metallo o vetro stesso. E’ comunque necessario sottolineare
che tale soluzione tecnica è indicata per facciate
di ridotto sviluppo verticale nelle quali progettualmente non si persegua la massima smaterializzazione e trasparenza dell’involucro, ad esclusione
della soluzione con montanti in vetro. In queste
applicazioni è possibile utilizzare tutti i sistemi di
fissaggio anche se consuetamente si associano
ad esse sistemi a fissaggio passante.
d) Montanti parziali sospesi: questa soluzione
rappresenta un ibrido tra la soluzione con cavo e
quella con montante. Viene previsto l’impiego di
montanti di piccole dimensioni, che hanno generalmente un’altezza di poco superiore a quella di
una lastra di facciata, oltre a cavi in acciaio.
In questo caso i montanti, che forniscono l’ancoraggio agli elementi di fissaggio delle lastre, vengono sospesi a cavi in acciaio. In pratica i montanti raccolgono i carichi verticali di un numero
limitato di lastre e a loro volta li trasferiscono ai
cavi, che ne garantiscono il passaggio alla struttura principale dell’edificio. Essendo i montanti sottoposti ad un impegno statico piuttosto ridotto, è
possibile definire con una certa libertà materiali e
forme e ciò permette di effettuare scelte diverse
finalizzate alla caratterizzazione formale della facciata. Anche in questo caso è possibile utilizzare
tutti i sistemi di fissaggio.
All’interno dei sistemi di vetrate appese è sempre
possibile individuare componenti, diversi dalle lastre di facciata, che garantiscono la resistenza ai
carichi orizzontali agenti in direzione ortogonale al
piano della facciata. Questi elementi non sempre
sono dedicati esclusivamente a tale scopo.
Si può avere la seguente casistica:
a) Montanti: nel caso in cui si sia scelto di realizzare una facciata con strutture verticali del tipo a
montanti, si può assegnare a questi anche il compito di svolgere un’azione controventante. E’ evidente che impegnare i montanti con sollecitazioni
flessionali comporterà l’impiego di sezioni assai
più generose rispetto a quelle che sarebbero sufficienti per una semplice azione assiale, riducendo così quindi l’effetto di grande trasparenza che
dovrebbe essere caratteristico per questa tipologia di facciate.
b) Cavi: l’utilizzo di cavi consente di perseguire vie
assai diverse tra loro che risultano peraltro essere
connesse alla scelta delle strutture per il sostegno
11
dei carichi verticali.
Esistono principalmente due modalità di utilizzo
dei cavi ovvero tramite strutture a cavi singoli pretesi e tramite strutture a doppi cavi pretesi.
Nel caso dei cavi singoli pretesi: è possibile l’impiego di un solo ordine di cavi o di due ordini di
cavi posti su un piano parallelo a quello della facciata, sottoposti a pretensionamento.
Le soluzioni più frequenti sono due.
La prima prevede un solo ordine di cavi disposti verticalmente, che nel caso della tipologia di
strutture verticali a montanti parziali o a cavi, può
coincidere con il cavo stesso di sospensione. In
quest’ultimo caso la struttura è denominata a
“cavo
singolo”.
Fig.
19 - Icnografia
del Palazzo Carignano, Torino, Archivio di Stato, Finanze, Azienda Savoia-Carignano, cat. 53, mazzo unico, Tipi,
Una
seconda
soluzione
prevede sia la presenza di
n. 108, filigrana (ripresa
a luce trasmessa).
cavi orizzontali che verticali.
Ovviamente la prima soluzione consente di ottenere una notevole minimizzazione della sottostruttura. L’impiego del cavo singolo preteso può
anche essere associato ad una struttura a montanti. In queste applicazioni il cavo viene posto
su un piano ortogonale a quello della facciata ed
in corrispondenza del montante, così da formare
una struttura di controvento costituita dal sistema
montante/cavo. Nel caso invece dei doppi cavi
pretesi, quando lo sviluppo della facciata risulta
dimensionalmente importante, è necessario l’im-
piego di strutture bidimensionali. Questa tipologia di sottostruttura prevede infatti l’utilizzo di sistemi di cavi collegati sia tra loro che ai fissaggi
tramite bielle, in modo tale da costituire strutture
piane caratterizzate da un andamento parabolico
dei cavi. Queste strutture giacciono ovviamente
su piani ortogonali rispetto a quello della facciata,
generalmente orizzontali e/o verticali.
In molte applicazioni è poi possibile individuare l’utilizzo di alcuni altri componenti tecnici che
mediano il rapporto tra sottostruttura e fissaggi,
come ad esempio i supporti a stella adottati per i
fissaggi passanti.
Per questa tipologia di elementi va denotato come
in genere, oltre ad una produzione industrializzata, vengano realizzati appositamente dall’industria
componenti relativi alle specifiche realizzazioni,
soprattutto al fine di ottenere una determinata
caratterizzazione formale della facciata. Ciò rende difficile poter effettuare una classificazione di
questi elementi in quanto solitamente connessi a
particolari casi applicativi.
Fig. 22 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,
Musei Civici, D 1053.
Fig. 20 - Icnografia del Palazzo Carignano, Torino, Archivio di Stato, Finanze, Azienda Savoia-Carignano, cat. 53, mazzo unico, Tipi,
n. 108, contromarca (ripresa a luce trasmessa).
Figura 11 - Esempio di "stella" come elemento di mediazione tra sottostruttura e fissaggio
delle vetrazioni. Adriano Vanara, Passerella FIAT, Torino.
Figura
- Esempio
vetrata
appesa
con controventi.
Fig.
21 - 10
Icnografia
della di
chiesa
vicentina
dell’Araceli,
Vicenza,
Petzinka
& Partner,
Stadttor,
Musei
Civici,Pink
D 1053,
particolare
(ripresa Düsseldorf.
a luce trasmessa).
12
10
A conclusione di questa trattazione risulta necessario fare qualche cenno alle facciate a doppia pelle in vetro, che risultano essere sistemi di
parete esterna montati a secco, composti da due
superfici vetrate realizzate con le tecnologie sinoFig.
23 - Icnografiacon
dellaun’interposta
chiesa vicentina intercapedine
dell’Araceli, Vicenza,
ra analizzate,
di
Musei Civici, D 1053, particolare.
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sa vicentina dell’Araceli, Vicenza,
sa vicentina dell’Araceli, Vicenza,
e.
notevoli dimensioni e dotati di schermatura.
In genere i sistemi di schermatura per la protezione solare sono localizzati all’interno dell’intercapedine, dove garantiscono maggiori prestazioni
rispetto ad un posizionamento interno, risultando
efficacemente protetti dall’azione del vento.
Per assicurare l’isolamento termico dell’edificio
l’intercapedine può essere: ventilata naturalmente, ed in questo caso la facciata isolante risulta
essere a contatto con l’ambiente interno mentre
la seconda facciata si trova sull’esterno, oppure
ventilata meccanicamente, e in questo secondo
caso è la parete verso l’esterno a risultare quella
termicamente isolata. È quindi la tipologia di funzionamento complessivo del sistema di facciata
che determina la posizione della parete principale, ovvero di quella isolante.
Gli elementi costruttivi principali che compongono la doppia pelle sono quindi una vetrata esterna, una vetrata interna, i componenti all’interno
dell’intercapedine (sistemi di oscuramento, mensole leggere, ecc.), parti apribili posizionate nella
parte bassa ed alta della facciata.
La parete esterna della facciata presenta aperture
per l’ingresso/uscita dell’aria all’esterno, spesso
dotate di dispositivi di regolazione e di controllo,
mentre in alcune tipologie, tramite bocchette, la
ventilazione viene connessa con gli impianti o direttamente con l’ambiente interno.
Vi sono tre tipi fondamentali di funzionamento:
a) a sistema chiuso;
b) a ventilazione forzata;
c) a ventilazione naturale.
Le facciate a sistema chiuso, dette anche a compensazione di pressione, sono sistemi a doppia
pelle dotati solo di piccole aperture sull’esterno,
presenti esclusivamente al fine di evitare fenomeni di condensa nell’intercapedine.
Questa tecnologia è indicata solo per zone climatiche fredde, in cui anche le temperature estive
sono basse, e poiché possono presentare l’inconveniente di un eccessivo aumento della temperatura nell’intercapedine, la vetrata isolante viene
posta verso l’ambiente interno.
Questa tipologia presenta buone prestazioni acustiche, ottime prestazioni termiche in regime invernale e una buona conservazione delle schermature solari.
Le facciate a ventilazione forzata sono invece
connesse al sistema degli impianti e presentano
dimensioni variabili dell’intercapedine, che risulta
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sempre ispezionabile.
Da questa tipologia, nella quale è la parete esterna a risultare isolata termicamente, si ottengono
risultati relativi ad un buon isolamento acustico ed
alla limitazione dei consumi per il raffrescamento.
Inoltre in tal caso è possibile sia utilizzare la fascia
interna all’edificio in adiacenza alla facciata, in
quanto essa non raggiunge mai temperature troppo elevate, sia ridistribuire il calore nelle zone non
esposte dell’edificio, sfruttando l’energia solare in
funzione dell’orientamento dell’edificio durante il
giorno.
Gli edifici che utilizzano questo tipo di sistema
presentano un forte processo di automazione
che coinvolge il sistema degli impianti e moltissimi componenti come i serramenti, le griglie di
ventilazione sull’esterno, i sistemi di schermatura
solare, le bocche di aspirazione e di immissione
d’aria negli ambienti interni, ecc.
Figura 12 - Esempio di facciata a doppia pelle con l'applicazione come pelle esterna di lamelle frangisole mobili in vetro. Renzo Piano e Christoph Kohlbecker, Edificio ad uffici della Pricewaterhouse Coopers, Berlino.
Le facciate a ventilazione naturale prevedono invece la facciata isolante a contatto con l’interno
e la seconda pelle verso l’esterno, così come per
tutte le facciate semplici opache multistrato ventilate naturalmente. Questo tipo di sistema permette: l’eliminazione del calore dall’intercapedine
in estate e un buon isolamento termico se l’intercapedine viene chiusa durante l’inverno, oltre alla
possibilità di aprire i serramenti interni nelle stagioni intermedie, sfruttando l’aria a temperatura
mite presente nell’intercapedine.
Questa tipologia garantisce una limitata manutenzione dei sistemi di protezione solare posti all’interno dell’intercapedine e una buona protezione
dai rumori per gli edifici di altezza ridotta.
13
Alinea Editrice, Firenze.
UEAtc, 1998, Rapport technique UEAtc pour
l'Agrèment des ouvrages rèalisès en vitrage extèrieurs attachès.
Wigginton M., 1996, Glass in architecture, Phaidon Press, London, England.
Fig. 19 - Icnografia del Palazzo Carignano, Torino, Archivio di Stato, Finanze, Azienda Savoia-Carignano, cat. 53, mazzo unico, Tipi,
n. 108, filigrana (ripresa a luce trasmessa).
Figura 13 - Schema di funzionamento in regime estivo
di una facciata a doppia pelle a ventilazione naturale.
Adriano Vanara, Passerella FIAT, Torino.
Indubbiamente, in tutti i casi descritti, il miglioramento complessivo delle prestazioni termiche
dell’edificio è perseguibile solo se il sistema viene
applicato all’interno di un processo di progettazione integrato delle diverse componenti architettura, struttura, impianti, processo nel quale risulta
fondamentale però anche la presenza di esperti
in discipline molto specialistiche fra le quali ad
esempio la climatologia e l’aerodinamica dell’ediFig. 20 - Icnografia del Palazzo Carignano, Torino, Archivio di Staficio.
to,
Finanze, Azienda Savoia-Carignano, cat. 53, mazzo unico, Tipi,
n. 108, contromarca (ripresa a luce trasmessa).
Bibliografia
Albretch G., Maniatis I., 2004, Sustainable glass
costructions, agli atti del convegno: Costruire con
Strutture in Vetro, Tipografia Editrice Pisana, Pisa.
Compagno A., 2001, Trasparenze portanti - Vetro
versatile, Nuova Finestra (supplemento), 19-28,
Editoriale Elsevier, Milano.
Di Naso V., 2002, Le facciate a ventilazione naturale in vetro a doppia pelle, in Facciate ventilate. Architettura prestazioni e tecnologia (a cura di
Bazzocchi F.), Alinea Editrice, Firenze.
Oesterle, Lieb, Lutz, Heusler, 2001, Double-Skin
Facades, Prestel, Munich.
Re E., 1987, Trasparenze al limite -Tecniche e linguaggi
per un'architettura
del vetro
strutturale,
Fig.
21 - Icnografia
della chiesa vicentina
dell’Araceli,
Vicenza,
Musei Civici, D 1053, particolare (ripresa a luce trasmessa).
14
10
Nota 1 La UNI EN 13830:2005 “Facciate continue - Norma di
prodotto” definisce “facciata continua: Solitamente consiste di
elementi strutturali verticali e orizzontali, collegati insieme e ancorati alla struttura portante dell'edificio e tamponati, a formare un
involucro leggero continuo che garantisce, di per sé o congiuntamente all'opera edilizia, tutte le funzioni normali di una parete
esterna, ma che non assume alcuna delle caratteristiche portanti
della struttura dell'edificio.”
Dalla definizione di cui sopra si evincono alcuni elementi essenziali per la comprensione del concetto di “facciata continua”, in
particolare:
- è sempre possibile individuare un’ossatura che si configura
come struttura della facciata;
- la struttura della facciata si conforma come un reticolo strutturale;
- la facciata non collabora con la struttura dell’edificio nel suo
complesso, quindi risulta essere esclusivamente autoportante e
portata dall’edificio;
- la facciata continua deve soddisfare tutti i requisiti richiesti alle
chiusure esterne (UNI 7959).
E’ necessario precisare che la norma specifica le principali caratteristiche tecniche delle facciate continue e include un quadro dei
requisiti prestazionali e dei criteri di prova necessari ad assicurare
la conformità ai requisiti essenziali della Direttiva prodotti da costruzione, in modo tale da fornire principi appropriati per definire
le specifiche tecniche di prodotto.
La definizione normativa relativa al campo di applicazione della
stessa suggerirebbe che i requisiti specificati potrebbero essere
Fig.
22 - Icnografia
della chiesa
soddisfatti
da un notevole
numerovicentina
di sistemidell’Araceli,
tecnologici Vicenza,
ad oggi
Musei Civici, D 1053.
in produzione. L’attuale interpretazione sulla applicabilità della norma prevede invece che essa sia riferibile esclusivamente
a sistemi di facciate continue in vetro tradizionali, che quindi, a
rigore, risultano gli unici sistemi definibili come facciata continua.
Nota 2 Il vetro comunemente utilizzato è detto vetro sodicocalcico, ovvero composto per la maggior parte di SiO2 (silice)
e carbonato di calcio e carbonato di sodio.
La sabbia è la materia prima "vetrificante" per eccellenza, apportatrice di silice (SiO2) in grado di realizzare quel reticolo a
carattere amorfo e disordinato che caratterizza la struttura vetrosa. E' presente in proporzioni diverse a seconda dei tipi di
vetro, tipicamente attorno al 70-74% nei vetri per contenitori
di produzione industriale. L'ossido di sodio (Na2O) viene impiegato come "fondente" ovvero come sostanza coadiuvante
il processo di fusione, in proporzioni variabili tra il 12-13% nei
vetri per lastre. Viene introdotto nella miscela vetrificabile attraverso la soda, carbonato sodico di provenienza industriale.
L'apporto dell'ossido di sodio è indispensabile per assicurare
la fusibilità del fuso e per la modifica intenzionale di proprietà, quali la densità, dilatazione, resistenza chimica, intervallo
di lavorabilità. Il carbonato di calcio viene utilizzato per introdurre nel vetro l'ossido di calcio (CaO), uno stabilizzante che
contribuisce a rendere la struttura del vetro meno alterabile
rispetto a quella che si otterrebbe da composizioni costituite
esclusivamente di silice ed ossido di sodio. Le materie prime
indicate, se di opportuna purezza, consentono di ottenere vetro trasparente incolore.
La lastra di vetro sodico-calcico singola prende il nome di vetro float. Questo deriva dal processo di produzione delle lastre.
Queste vengono ottenute versando del vetro ad alta temperaFig. 23 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,
tura, quindi
fluido,
su un letto di stagno fuso (T=1000°C).
Musei
Civici, assai
D 1053,
particolare.
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sa vicentina dell’Araceli, Vicenza,
sa vicentina dell’Araceli, Vicenza,
e.
Non essendoci interazione chimica tra stagno e vetro, ed essendo il secondo più leggero del primo, il vetro si “stende”
sopra lo stagno formando una lastra con buone caratteristiche
di planarità.
Tale processo di produzione. porta alla formazione in superficie di microfessure o cricche dovute alla diversa velocità di
raffreddamento delle due superfici della lastra di vetro, infatti
mentre quella a contatto con l’aria comincia immediatamente a raffreddarsi, quella a contatto con lo stagno rimane alla
temperatura di 1000°C sino alla estrazione della lastra,. Inoltre
questa faccia cattura una piccola parte di stagno sufficiente a
poter individuare un “lato stagno” con minori caratteristiche di
trasparenza e non riflessione.
Il comportamento meccanico delle lastre di vetro così ottenute
sarà caratterizzato, in larga parte, da due fenomeni:
- la rottura fragile;
- la fatica statica.
Ridurre l’effetto delle microfessure può consentire l’incremento della resistenza meccanica e limitare la dispersione dei valori di resistenza. A tale scopo si possono effettuare due tipi
di trattamenti:
- la tempra termica,
- la tempra chimica.
Il principio è quello di introdurre delle sollecitazioni residue sulle
lastre e nello specifico uno stato di compressione sulla superficie del vetro. Ciò equivale a fornire una precompressione e fa si
che, in termini molto empirici, la resistenza meccanica del vetro
sia quella originaria più quella della precompressione.
La prima tecnica, che risulta essere quella maggiormente diffusa, consiste nel riscaldare il manufatto ad una temperatura
sufficiente ad ottenere il completo rilassamento degli stress
interni e quindi repentinamente raffreddarlo. Il principio che sta
alla base di questo processo è quello delle più comuni tempre,
ovvero durante il raffreddamento la superficie esterna del materiale subisce un indurimento più veloce di quella interna, determinando così un andamento parabolico delle sollecitazioni.
Lo spessore coinvolto dal trattamento è dell’ordine di 2-3mm.
La seconda, di minore impiego in edilizia, si basa utilizza bagni
di sali KNO3 con la finalità di introdurre all’interno del vetro, per
diffusione, cationi K+
E’ necessario però specificare che essendo la sicurezza un
fattore essenziale nelle applicazioni del vetro in edilizia, non è
sufficiente un trattamento di tempra a garantirla, ma si deve far
sì che la lastra, anche se frantumata, rimanga al suo posto sino
alla sostituzione. A tale scopo si impiegano vetri stratificati che
sono costituiti da due lastre float con interposta una pellicola
di PVB (Polivinilbuttirale), di spessore multiplo di 0.38mm, che
possedendo una elevata elasticità trattiene i frammenti di vetro in caso di rottura. Esiste la possibilità di impiego di speciali
PVB che consentono di innalzare notevolmente l’isolamento
acustico della vetrazione. Generalmente la presenza di questo
componente viene evidenziata con la lettera “A” nella codifica
della stratificazione del vetro.
In un sistema di facciata continua in vetro e metallo, vengono
però solitamente impiegati vetrazioni più complesse denominate vetri camera o vetrate isolanti. Queste sono costituiti da:
- due lastre di vetro;
- intercalare di metallo, generalmente alluminio o acciaio;
- cordone di butile sull’itercalare, che dovrà essere uniforme e
senza interruzioni, configurandosi tale elemento come la prima barriera all’acqua e all’aria della vetrata;
- mastice, solitamente silicone neutro, che costituisce la seconda barriera, che viene sovrapposto al cordone di butile;
- pellicola di ossidi metallici.
Tra le due lastre di vetro rimane così un’intercapedine che può
contenere aria oppure gas nobili (Kripton, Argon, SF6), in modo
da garantire al sistema una resistenza termica che altrimenti il
vetro non avrebbe. Le prestazioni termiche di una vetrata non
sono però solo funzione dell’intercapedine in essa presente.
Infatti in molti sistemi è presente una lastra di vetro interna
capace di assorbire la radiazione nel campo dell’infrarosso e
N.N.1/2
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7 --2010
ciò garantisce di limitare nel periodo invernale le dispersioni
termiche. Durante il periodo estivo invece è necessario che la
vetrata abbia sia un buon potere isolante che una schermatura
alla radiazione solare, per limitare l’apporto di calore fornito
dall’irraggiamento solare.
A tale scopo viene applicata una pellicola di ossidi metallici,
che prende il nome di coating, sulla superficie del vetro più
esterno rivolta verso l’intercapedine (in modo tale da preservarla dall’azione degli agenti atmosferici), che permette di riflettere parte della radiazione solare.
Al fine di individuare in maniera immediata e sintetica la stratificazione di un vetro camera, si utilizza una codifica del tipo X(Y)Z
dove X individua lo spessore della lastra esterna, Y le dimensioni della camera, Z lo spessore della lastra interna. Nel caso di
impiego di PVB acustici lo spessore della lastra si indica con
un codifica del tipo xy.zA in cui x e y sono gli spessori delle
due lastre float che compongono il vetro e z indica il numero di
stradi di PVB. Ad esempio un vetro 10(12)44.2A è composto
da una lastra esterna di spessore 10mm, una camera di 12mm
ed un vetro interno composto da due lastre float da 4mm con
due strati di PVB acustico.
Nota 3 La norma UNI 7959 “Pareti perimetrali verticali - Analisi e requisiti” ha come scopo “[…] un’analisi dei requisiti delle
pareti perimetrali verticali in relazione alle condizioni di utilizzo
e costituisce un riferimento per la progettazione, la produzione, la costruzione e l’impiego di elementi di parete perimetrale
verticale.
Nota 4 Generalmente il materiale impiegato è l’alluminio. La
scelta di questo metallo è legata fondamentalmente ai seguenti motivi:
- la notevole duttilità che consente di ottenere profilati con forme assai complesse;
- il peso contenuto;
- la resistenza alla corrosione.
Quest’ultima è garantita dalla capacità dell’alluminio di autoproteggersi mediante una pellicola di ossido che si forma per
il naturale processo di ossidazione del metallo. Nell’utilizzo
corrente tale proprietà viene sfruttata per sottoporre i profilati a un trattamento denominato anodizzazione con il quale si
favorisce la formazione di ossido sino a formare uno strato di
10-20 μm, che permette di ottenere una protezione maggiore
di quello che si formerebbe naturalmente di 1/100 μm.
In tabella si mettono a confronto le caratteristiche meccaniche
dell’alluminio con quelle dell’acciaio.
Proprietà Peso specifico (kN/m3)
Punto di fusione (°C)
Coefficiente
di dilatazione lineare (°C-1)
Conducibilità termica
(cal cm s °C) Modulo elastico E (N/mm2) f0,2 (N/mm2) ft (N/mm2) εt Alluminio 27.00 658 Acciaio
78.50
1450
2.3 10-5 1.2 10-5
0.52 70000 260 320 10-25% 0.062
210000
235
360
25-30%
I valori sopra riportati sono esclusivamente indicativi, in quanto varieranno in funzione della composizione chimica dei due
metalli. Dalla tabella risulta assai evidente la maggiore deformabilità dell’alluminio rispetto all’acciaio, sennonché la notevole conducibilità termica.
Nota 5 Il materiale maggiormente utilizzato a questo scopo
è E.P.D.M. (Etilene Propilene Diene Monomero) che presenta
ottime proprietà meccaniche, elevata resistenza alla deformazione permanente, insensibilità termica, adeguata inerzia
chimica nei confronti di agenti aggressivi acidi, buona impermeabilità all’acqua ed un ottimo intervallo di temperature
d’esercizio (-20/+130 °C); per contro è caratterizzato da una
15
bassissima resistenza alla fiamma e da una scarsa resistenza ai solventi idrocarburici e agli oli minerali. La colorazione è
esclusivamente nera.
Se si analizzano gli aspetti di dettaglio è fondamentale porre attenzione al grado di impermeabilità negli angoli dove la
guarnizione verticale del vetro s’incontra con quella orizzontale e dove quindi l’acqua può passare se la giunzione non è
eseguita correttamente.
I metodi attualmente utilizzati per effettuare la giunzione sono
i seguenti:
- incollaggio con mastice siliconico o ciano acrilico: viene eseguito in opera e la sua durata dipende dalla qualità del taglio
delle guarnizioni convergenti e dall’esecuzione dello strato di
silicone;
- termosaldatura: il taglio e la saldatura possono avvenire contemporaneamente, il risultato è decisamente superiore a quello visto in precedenza, così come la durata;
- vulcanizzazione: le guarnizioni vengono tagliate a misura e
giuntate negli angoli in un unico stampo. In questo caso la
durata della giunzione è molto elevata;
- angolari
stampati:
le guarnizioni
vengono
forniti degli
anFig.
19 - Icnografia
delcon
Palazzo
Carignano,
Torino, Archivio
di Stato,
Finanze,
Azienda Savoia-Carignano,
53, mazzo
Tipi,
golari
già stampati
che agevolano le cat.
operazioni
di unico,
taglio (solo
n. 108, filigrana (ripresa a luce trasmessa).
a 90° e non più a 45°) e di giunzione offrendo la massima prestazione di impermeabilità e di durata.
Il metodo più utilizzato, che garantisce buoni risultati, è la vulcanizzazione. Il sistema che fornisce ottimi risultati, ma che
dall’altra necessita un alto grado di prefabbricazione, è quello
degli angolari stampati.
Nota 6 La rotule fu ideata nel 1981 P.Rice, M.Francis e I.Richtie,
fondatori dello studio RFR, nel progetto delle serre bioclimatiche del Parco della Villette all’interno del Parco della Scienza
e dell’Industria di Parigi, Le vetrate della Villette di Parigi sono
ideate in modo tale che le lastre di vetro che la compongono,
oltre ad essere elemento di chiusura, assolvono anche funzione di sostegno dei carichi verticali gravanti sulla facciata. Solo
i carichi orizzontali vengono affidati ad una struttura secondaria, in acciaio, posta su un piano diverso a quello delle lastre
di vetro ed il collegamento tra lastre e sottostruttura avviene
per punti tramite un sistema di bielle ed elementi di ancoraggio. L’elemento che consente tutto ciò è proprio il sistema di
fissaggio puntuale passante attraverso la lastra, detto bullone
articolato o rotule.
Questo consiste in un giunto a testa sferica, inserito nel foro
fresato praticato in corrispondenza di ogni angolo della lastra e
complanare a questa, con la possibilità di ruotare liberamente
Fig.
20 -angolo
Icnografia
del Palazzo
Carignano,
Archivio
di Stadi un
di circa
10° rispetto
al suoTorino,
asse. Ciò
consente
di
to,
Finanze,gli
Azienda
Savoia-Carignano,
53,forze
mazzo
unico, Tipi,
trasferire
effetti flessionali,
generaticat.
dalle
esterne,
fuori
n. 108, contromarca (ripresa a luce trasmessa).
dal piano della vetrata alla struttura secondaria. L’esperienza
era già stata preceduta da una soluzione concettualmente simile nell’edificio Willis Faber & Dumas dell’architetto Norman
Foster ad Ipswich, in Inghilterra. Nelle vetrate di questo edificio
il vetro assolve già una funzione strutturale, ma non raggiunge
il livello di raffinatezza tecnologica della Villette.
Nota 7 Il fissaggio semirigido è storicamente il primo sistema di fissaggio puntuale per lastre di vetro. La Pilkington già
dagli anni ’50 era alla ricerca di un sistema che consentisse
l’eliminazione del telaio dalle facciate in vetro, perseguendo
la strada del fissaggio puntuale delle lastre. Il risultato della
Fig. 21 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,
Musei Civici, D 1053, particolare (ripresa a luce trasmessa).
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ricerca condusse ad ideare nel 1982 un giunto puntiforme di
connessione tra struttura e modulo vetrato, collocato nel piano del vetro, il sistema Planar 902, soluzione che però non
consentiva applicazioni come quelle della Villette di Parigi. Infatti il sistema della Pilkington, a causa di una certa rigidità nel
fissaggio, induceva nelle lastre sotto carico picchi di sollecitazioni flessionali nell’intorno del fissaggio.
Frida BAZZOCCHI (Faenza, 1963) Laureata in Architettura a Firenze nel 1990, è Professore associato di Architettura Tecnica presso il Dipartimento di
Ingegneria Civile e Ambientale dell'Università degli
Studi di Firenze. Titolare dal 2000 di numerosi insegnamenti presso i Corsi di Laurea sia triennali che
magistrali in Ingegneria Civile ed Edile, è Referente
del Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Edile.
Il gruppo di ricerca che coordina si occupa delle seguenti principali tematiche:
- tecniche costruttive innovative, con particolare riferimento ai sistemi di involucro ed alla loro integrazione in edifici a basso consumo energetico;
- studio dei tipi edilizi e delle modalità di progettazione degli edifici specialistici e residenziali, in relazione
al tema della sostenibilità;
- riqualificazione e recupero del Moderno.
Vincenzo DI NASO (Prato, 1975) Laureato in Inge-
Fig. 22 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,
gneria
Civile
a Firenze nel 2000, è Ricercatore di ArMusei
Civici,
D 1053.
chitettura Tecnica presso il Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale dell'Università degli Studi di
Firenze. Titolare dal 2004 di numerosi insegnamenti
presso i Corsi di Laurea sia triennali che magistrali
in Ingegneria Civile ed Edile, è attualmente Delegato all'orientamento del Corso di Laurea Magistrale in
Ingegneria Edile.
Le tematiche di ricerca di cui si occupa sono quelle
coordinate dalla Prof. F. Bazzocchi, con specializzazione relativamente alle tecniche costruttive innovative ad elevata tecnologia dei sistemi di involucro.
Fig. 23 - Icnografia della chiesa vicentina dell’Araceli, Vicenza,
Musei Civici, D 1053, particolare.
N.N.1/2
2014
7 --2010

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