Una soletta che utilizza il 70% in meno di calcestruzzo e il 90% in meno di acciaio

Nell'ambito della costruzioni delle opere sono in pochi a pensare che il pacchetto solette/solai/pavimenti rappresenti oltre il 40% della massa totale della maggior parte degli edifici a più piani e che molte delle superfici che reggono i piani degli uffici e degli appartamenti sono realizzate in calcestruzzo o con materiali a base cementizia.

Il pacchetto "orizzontale" rappresenta quindi una parte significativa delle emissioni di CO2 causate dalla costruzione e dalla gestione di un edificio nel corso della sua vita.

Ecco perchè, dato che la produzione di calcestruzzo è responsabile di circa l'8% delle emissioni globali di carbonio, il pacchetto pavimenti/solai rappresenta una importante sfida climatica da portare avanti.


I nuovi pavimenti potrebbero portare a una notevole riduzione delle emissioni di carbonio.

L'impatto di questa parte delle opere è talmente importante che si si raggiungesse un nuovo metodo di costruzione di pavimenti in calcestruzzo le conseguenze sul tema della sostenibilità sarebbero significative.

Ripensando alla progettazione e ai requisiti strutturali dei pavimenti degli edifici, un team di architetti e ingegneri dell'ETH di Zurigo ha sviluppato una soletta che richiede solo il 30% del calcestruzzo e il 10% dell'acciaio di rinforzo di un pavimento tipico.

Con l'aumento degli edifici a più piani insieme all'aumento della popolazione in Cina, India e Africa, queste riduzioni di materiale potrebbero rappresentare un'importante diminuzione delle emissioni di carbonio causate dallo sviluppo urbano.

L'estensione dello spazio è un aspetto ad alta intensità di materiale nella costruzione, e quindi anche il più inquinante”, afferma Philippe Block, professore di architettura all'ETH di Zurigo che ha guidato la ricerca alla base del progetto del nuovo pavimento.

 

Una soletta che utilizza il 70% in meno di calcestruzzo e il 90% in meno di acciaio

Fonte: Block Research Group (BRG)

 

Dopo oltre un decennio di sviluppo, la soletta in calcestruzzo più leggera ha appena ottenuto il suo primo utilizzo in un edificio reale.

Soprannominato HiLo, l'edificio è un modulo a due piani integrato nella piattaforma di ricerca Next Evolution in Sustainable Building Technologies in Svizzera. Con tetti curvi in ​​cemento che svettano sullo spazio come ali e grandi pareti di finestre, HiLo è un prototipo architettonico audace.

"È lì per gridare in modo che le persone prestino attenzione", afferma Block. "È il nostro cartellone al neon, ma il messaggio è nel pavimento".

All'interno, i pavimenti in cemento utilizzano solo 3 centimetri di calcestruzzo che si inarcano su una struttura simile a uno scheletro di sottili barre d'acciaio di supporto. Le linee di calcestruzzo sono più spesse solo dove sono stati calcolati come necessarie.

Questo potrebbe presto essere parte di progetti di costruzione in tutto il mondo.

Il gruppo di ricerca di Block ha collaborato con l'azienda globale di materiali da costruzione Holcim per trasformare questo approccio in un prodotto per il mercato di massa. Holcim ha recentemente annunciato l'intenzione di rendere disponibile questo sistema per l'edilizia industrializzata entro il 2023 e stima che il sistema possa ridurre le emissioni di carbonio incorporate della pavimentazione in cemento fino all'80%.

 

Le riduzioni di materiale in queste solette potrebbero avere impatti di vasta portata.

Entro il 2060, si prevede che la superficie totale degli edifici in tutto il mondo raddoppierà, fino a raggiungere ulteriori 230 miliardi di metri quadri (230.000 Kmq su 149.600.000 Kmq di terre emerse). Gran parte di questa crescita sarà concentrata nelle città e la maggior parte degli edifici urbani futuri saranno torri di media e alta altezza.

Il calcestruzzo, afferma Block, è "l'unico materiale disponibile sulla scala della rapida urbanizzazione e della crescita demografica in corso". Ridurre la quantità di calcestruzzo che verrebbe utilizzata per costruire i pavimenti in quegli edifici potrebbe ridurre notevolmente l'impatto ambientale di accogliere tale crescita.

Le solette sviluppate dal team di Block sono state ottimizzate nel corso degli anni per ridurre i requisiti di materiale pur mantenendo la loro resistenza, ma i principi alla base del design risalgono in realtà alla costruzione della cattedrale gotica.


Striatus: il primo ponte ad arco stampato in cemento 3D

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Un progetto del Block Research Group (BRG) dell'ETH di Zurigo e di Zaha Hadid Architects Computation and Design Group (ZHACODE), in collaborazione con incremental3D, e reso possibile da Holcim.

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Il team di Block ha applicato lo stesso concetto alle solette, progettandole per distribuire la forza del peso di supporto agli angoli, i punti negli edifici in cui i pavimenti sarebbero stati sostenuti da travi. Ciò ha ridotto la necessità di rinforzi estranei all'interno delle lastre di cemento, consentendo loro di essere costruiti come singoli componenti prefabbricati invece di essere versati in loco su gabbie di tondo per cemento armato.

Sebbene molti abbiano sostenuto la necessità di passare dal cemento nelle costruzioni verso materiali di provenienza sostenibile come il legno lamellare incrociato, Block afferma che è anche importante migliorare i materiali da costruzione comuni su cui si basa gran parte del mondo.

"La sostenibilità non dovrebbe essere un messaggio sui materiali, ma su come si utilizzano i materiali", ha concluso Philippe Block.


 

Fonte: 

  • Block Research Group (BRG) at the Institute of Technology in Architecture at ETH Zürich
  • Fastcompany.com