Un team di università ha rivelato un prototipo di sistema costruttivo che riduce di tre quarti l’uso del calcestruzzo modificando la forma dei pavimenti. Riassumendo i vari passaggi:
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Modellazione digitale di un pavimento a guscio sottile che mostra le piastre sollevate e le forze di compressione.
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Prototipo di pavimento in calcestruzzo a guscio sottile.
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Sezione trasversale.
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Modellazione digitale basilare del pavimento a guscio sottile.
Descritta come una “pietra miliare” negli sforzi dell’industria per la decarbonizzazione, la tecnica strutturale sperimentale è stata elaborata dalle università di Bath, Cambridge e Dundee. Secondo il team, composto da ingegneri, matematici ed esperti di produzione, il nuovo pavimento a volta, utilizza il 75% in meno di calcestruzzo rispetto a un tradizionale pavimento a lastre piane e il 60% in meno di carbonio nella sua costruzione, ma può comunque sostenere lo stesso carico.
Una dimostrazione in scala reale di 4,5 m x 4,5 m del pavimento a guscio sottile è stata allestita nel laboratorio NRFIS del dipartimento di ingegneria civile dell’Università di Cambridge. La struttura curva è coperta da pannelli di pavimento rialzati standard per creare una superficie piana. Il progetto di ricerca triennale Acorn (automating concrete construction) è sostenuto e finanziato dall’UKRI (UK Research and Innovation).
Paul Shepherd, lettore presso il dipartimento di architettura e ingegneria civile di Bath e ricercatore principale di Acorn, ha dichiarato: “Poiché il calcestruzzo è il materiale più consumato al mondo dopo l’acqua e la sua produzione contribuisce per oltre il 7% alle emissioni globali di CO2, il modo più semplice per iniziare il percorso verso l’edilizia a zero emissioni è usare meno calcestruzzo. Questa è stata la forza trainante di questo progetto, che speriamo possa fare una grande differenza nell’impatto dell’edilizia”.
Attualmente, la maggior parte dei pavimenti degli edifici utilizza spesse lastre piatte di calcestruzzo massiccio, che necessitano di molte armature in acciaio per resistere alle tensioni. Shepherd riferisce che la nuova tecnica non richiede supporti aggiuntivi e che le colonne e le fondazioni potrebbero essere “significativamente più piccole”, dato che ci sarebbe “circa un quarto del calcestruzzo rispetto a una soletta solida”. Ha dichiarato all’AJ: “Ci sono alcuni tiranti tra le colonne per evitare che gli archi si diffondano. Ma il loro carbonio incarnato è più che compensato dalla riduzione del calcestruzzo e dalla rimozione delle armature di rinforzo”. Alla domanda se la forma ad arco avrebbe influito sull’altezza e sulla progettazione dell’edificio, Shepherd ha risposto: “Non consideriamo il piano rialzato come “spazio perso”. Molti edifici per uffici hanno un pavimento sopraelevato per far passare i servizi con un facile accesso, e noi abbiamo semplicemente acquistato un sistema di pavimento sopraelevato standard con piedini regolabili in altezza. Abbiamo progettato l’involucro in modo da potervi far passare sotto un condotto dell’aria di 30 cm lungo il bordo”. E aggiunge: “Si potrebbe dire che, dato che pesa molto meno, si potrebbe costruire più in alto ,se la resistenza delle fondamenta fosse il fattore limitante”. Tuttavia, la nuova forma sarebbe più difficile da realizzare con le casseforme tradizionali, quindi il team ha sviluppato, in parallelo, uno stampo adattabile automatizzato e un sistema robotizzato di spruzzatura del calcestruzzo , che può essere utilizzato in una fabbrica fuori sede.
Inoltre, il team ha creato un software su misura per ottimizzare i pavimenti per un determinato progetto di edificio e controllare il sistema di produzione automatizzato per produrli. Poiché il pavimento viene prodotto fuori sede, dovrà essere trasportato in loco e assemblato. Il prototipo dimostra come questo possa essere fatto: è stato diviso in nove pezzi con un sistema di connessione ideato per unire i pezzi tra loro. Sono stati incorporati giunti reversibili per consentire al pavimento di essere smontato e riassemblato altrove. Per realizzare ogni pezzo del prototipo sono bastati 30 minuti, mentre per assemblare l’intero pavimento è stata necessaria una settimana.
Shepherd ha aggiunto: “Dopo tre anni di ricerca, è incredibile vedere il frutto di tutto il nostro duro lavoro dominare il laboratorio e attirare gli sguardi interessati di tutti coloro che passavano di lì. Non capita tutti i giorni di poter fare un salto in cima alla propria ricerca! Spero solo che un giorno, presto, questo tipo di edificio a basse emissioni di carbonio fabbricato automaticamente diventi così diffuso che la gente ci passi accanto senza accorgersene”. E continua dicendo: “Abbiamo raccolto molte domande a cui dobbiamo ancora rispondere e riteniamo che sia necessaria una seconda fase di ricerca prima che possa essere adottata dall’industria.
A tal fine, abbiamo presentato una domanda di finanziamento al Consiglio di ricerca, che sarà valutata all’inizio di aprile. Se verrà finanziata, studieremo le connessioni tra i segmenti dell’involucro, una strategia più ottimizzata per il rinforzo e il miglioramento delle proprietà dei materiali in vista della fabbricazione automatizzata, oltre a svolgere un intero pacchetto di lavoro sulla valutazione del ciclo di vita per raccogliere dati migliori sulle riduzioni possibili di carbonio incorporato”.
Grazie al suo operato e a queste innovazioni messe in atto, potremmo utilizzare lo stesso quantitativo di calcestruzzo di una normale lastra un calcestruzzo, ma consumando almeno la metà grazie al cambio di dimensioni, lasciando inalterata la qualità della lastra, ma consumando al massimo. Quindi cosa aspettiamo? È tempo di cambiare!
