Procedimento per la realizzazione di strutture architettoniche

Caratteristiche e funzionamento del procedimento 1. Generare una superficie (meglio se a doppia curvatura) attraverso una rete di cavi pre-tesi. La tensione deve distribuirsi uniformemente nell’intera superficie e quindi tra i cavi che conseguentemente debbono cercare la posizione di equilibrio in conseguenza delle tensioni indotte dall’esterno nel sistema. La connessioni tra i cavi debbono consentire un grado di libertà in modo che l’uno possa scorrere lungo l’altro sino a raggiungere la citata condizione di equilibrio. Sebbene il procedimento permette la realizzazione di elementi con geometrie semplici o elementari, le prestazioni di maggiore interesse possono essere ottenute generando nello spazio configurazioni complesse sempre derivate dalle tensioni indotte dall’esterno nel sistema. Specificare: - tipo di cavi utilizzabili; - modi di aggancio e connessione tra i cavi; - impiego dei tenditori e degli argani per funi. 2. Applicare un tessuto imbevuto in una malta cementizia facendolo aderire alla rete. Tessuto e malta tendono a ritirarsi durante la essicazione/indurimento garantendo l’aderenza alla rete di cavi (sempre che l’applicazione del tessuto avvenga dalla parte della convessità) e l’integrazione dei materiali in un unico sistema strutturale. Le variabili sulle quali è possibile intervenire sono molte a cominciare dalle caratteristiche del tessuto (vegetale o metallico, a maglie più e meno fitte, etc.) e della malta (più e meno resistente compatta, porosa, elastica, etc.) per finire al numero degli strati applicati alla rete di cavi. Specificare: - caratteristiche dei tessuti utilizzabili; - modalità di applicazione del tessuto alla rete di cavi; - tipi di leganti e composizione delle malte; - comportamento di malta e tessuto durante l’indurimento. 3. Rilassare la struttura o componente strutturale dopo l’indurimento. Il manufatto così ottenuto sfrutta principi analoghi a quelli della cosiddetta precompressione anche se non è tanto la sezione resistente ovvero il materiale ad offrire le prestazione strutturale quanto l’intero inviluppo o superficie comportandosi come un sistema pneumatico ovvero un palloncino gonfiato. Specificare: - collaborazione tra cavi tesi e gusci sottili rigidi; - resistenza della forma modellata dalla tensione; - proporzionare sperimentalmente la quantità di materiale alla resistenza desiderata. Gli apporti innovativi del procedimento Obiettivo strategico: Minimizzare le quantità di materiale impiegato (e più in generale delle risorse naturali non rinnovabili consumate) a parità di resistenza e stabilità del volume circoscritto dalla struttura. Sebbene non siano ancora state effettuate misurazioni esaustive che possano permettere di quantificare il risparmio in forma certificabile, negli esperimenti completati la riduzione delle mate cementizie è risultata superiore al 50%. Questo risultato è dovuto ad un comportamento strutturale generato dall’integrazione delle membrane tese da un lato e dei gusci sottili rigidi dall’altro. Semplificando al massimo il procedimento in oggetto permette di sommare tra loro i vantaggi offerti dalle due morfologie strutturali (membrane tese e gusci rigidi) proprio in termini di materiali ed energia necessari alla loro costruzione. Il campo di impiego e i soggetti interessati Per il momento gli esperimenti svolti hanno riguardato il campo dell’architettura e più specificamente: - gli elementi portanti (travi e pilastri) destinati a sostenere l’intero edificio; - gli elementi portati (pannelli) utilizzabili nel completamento di involucri e coperture; - la riproduzione di geometrie biomimetiche ovvero di strutture osservate nel mondo vegetale. Il procedimento quindi è orientato/orientabile tanto verso impieghi commerciali nel settore dell’edilizia corrente (soprattutto per quanto riguarda i componenti portati per la realizzazione di pareti ventilate, controsoffittature o intercapedini, le cui prestazioni appaiono più facilmente comunicabili) quanto verso i centri di ricerca che operano per l’innovazione tecnologica di materiali e strutture. Ovviamente gli impieghi commerciali implicano che l’innovazione sia condivisa con le imprese produttrici operanti nei settori delle malte cementizie, dei tessuti tecnici, di cavi e tensori, mentre i destinatari finali sono i costruttori. Lo stadio di sviluppo dell’invenzione La prima fase degli esperimenti ha riguardato la realizzazione di gusci sottili ottenuti per gravità con materiali anche diversi ma sempre basati sull’indurimento di un legante (colla, gesso, cemento). La seconda ha riguardato la realizzazione di sistemi di cavi pretesi che descrivevano superfici appropriate agli impieghi previsti. Questi esperimenti sono stati resi possibili dalla gabbia brevettata lo scorso anno. Nella terza è stato possibile procedere all’integrazione di membrane tese e gusci sottili.