Le mutazioni dell’involucro architettonico

Il linguaggio e la tecnologia delle facciate tra semplicità costruttiva e complessità ideativa.

Il paper di seguito analizza le nuove frontiere della tecnologia dell’architettura, ed in particolare all’evoluzione del concetto di involucro edilizio e di facciata architettonica. Infatti, dagli anni sessanta a oggi, la facciata architettonica è mutata notevolmente: dalle sperimentazioni di Le Corbusier che trasforma la parete perimetrale in segno artistico liberandola da fatiche strutturali, alle innovazioni delle componentistiche dell’industria e del mercato e dell’evoluzione dei materiali (calcestruzzo, vetro, ferro, fibre tessili, ed altri).
Attraverso l’analisi di alcuni casi studio sono descritte le differenti possibilità e innovazioni nella progettazione di involucri edilizi futuristi, tecnologici e di grande contenuto ambientale.

L’evoluzione del concetto architettonico dalla facciata all’involucro edilizio

La produzione tecnologica degli ultimi anni ha creato architetture innovative, trasformate grazie a sapienti progettisti e proponendo interessanti avanzamenti culturali e tecnici, oltrepassando i confini tra forma concettuale e tecnologia applicata potenziati nel tempo.
Tecnologia ed architettura sono due discipline che oggi più che mai interagiscono tra loro in modo articolato ed affascinante, creando legami imprescindibili sia nella fase ideativa dell’architettura, il concept, sia nella fase realizzativa, l’applicazione. Sono tantissime le architetture che affidano la loro comunicazione e il loro significato formale e progettuale alla forza tecnologica e tecnica, non più rilegando l’espressività ai concetti di spazialità, forma, e composizione. Nasce con queste nuove architetture tecnologiche, una nuovo e sicuramente straordinario periodo di progettazione e comunicazione del pensiero architettonico: materiali innovativi e nuove tecnologie costruttive coincidono con nuove configurazioni di architettura, nuove articolazioni complesse del progettare, e nuovi significati spaziali e comunicativi.

L’architetto ha oggi la possibilità di impiegare e progettare componenti e soluzioni per facciate ed involucri di altissima qualità e complessità tecnologica e di un crescente contenuto innovativo ed ambientale. L’apparente semplicità o banalità di un involucro architettonico nasconde spesso un grande lavoro tecnico e tecnologico. Il progresso della tecnologia dei materiali e dei componenti, e in particolare dell'industria del vetro, dell’acciaio, del calcestruzzo e dei materiali tutti, permette di progettare l'involucro edilizio non più come un semplice separazione che controlla e suddivide gli spazi interni da quelli esterni, bensì è inteso come un filtro, un confine dinamico in grado di rispondere correntemente alle esigenze di benessere, di sostenibilità, di funzionalità, di risparmio energetico, e di arte architettonica. L’involucro edilizio è considerato oggi un vestito capace contemporaneamente di coniugarsi con le richieste di espressione e linguaggio architettonico. Innovazione di prodotto ed innovazione di progetto richiedono un approccio più attento ed informato, ed in molti casi concettuale nella fase meta-progettuale, che può trovare risposta semplicemente in una sempre più accurata analisi delle soluzioni già realizzate e nella conoscenza dei prodotti e delle soluzioni disponibili sul mercato, fino alla progettazione di nuovi particolari e facciate.
I sistemi costruttivi, le tecnologie e i materiali utilizzati nella realizzazione dell’involucro sono aumentati in numero e complessità negli ultimi anni in seguito alla crescente offerta del mondo della produzione di componenti edilizi e tecnologici.
L’architetto, l’ingegnere, o il progettista in generale hanno l’opportunità di scegliere tra un vasto repertorio di possibili soluzioni tecnologiche rispetto alle quali diventa difficile operare scelte pienamente consapevoli, dal momento che tali soluzioni non sempre sono supportate da una sperimentazione condotta secondo metodi e procedure scientifiche corrette.
Progettare oggi significa non solo governare il processo edilizio nelle sue fasi di espressività e realizzazione costruttiva, ma anche e soprattutto individuare le soluzioni costruttive e tecniche che rappresentano la scelta più adeguata tra le possibilità tradizionali e quelle dell’innovazione tecnologica più avanzata.
Le attività di ricerca e didattica devono aiutare la formazione di questa tecnica, sviluppando processi di analisi scientifica e di linguaggio architettonico degli elementi costruttivi e dei componenti tecnologici, fornendo gli strumenti necessari per una progettazione tecnologica.
La trasformazione dell’involucro edilizio, avvenuta tra la fine dell’Ottocento ed i primi del Novecento, costituisce una vera e propria rivoluzione, avviata da una serie complessa di fattori e di circostanze favorevoli.
Il futuro del progetto deve transitare attraverso lo studio di nuovi modi di costruire economici, tecnici, ed ambientali. La ricerca scientifica e tecnologica del secolo scorso avevano individuato sia le potenzialità dei nuovi materiali, sia la caratteristica di nuove tecniche costruttive legate in maniera diretta alla nascente organizzazione industriale. Da questa trasformazione, derivata dall’adozione di nuovi materiali, e da nuove forme e sistemi costruttivi, l’esempio più evidente è costituito indubbiamente dall’involucro che si trasforma secondo le necessità progettuali e concettuali, espressive e tecnologiche. L’acciaio, il calcestruzzo armato, il vetro sono materiali simbolo che il Bauhaus e i suoi maestri adottano per le ricerche più diverse. Nasce così un vero e proprio linguaggio espressivo dell’oggetto facciata. Sono questi i materiali principali che, in quel periodo, sono risultati essere i materiali dai quali è stato possibile trasformare il concetto di involucro edilizio e di facciata architettonica. Entrambi possono essere utilizzati per sostituire la massa muraria con strutture portanti, composte da pilastri e travi, completate con muratura di tamponamento. Inoltre il calcestruzzo armato grazie alla sua semplicità tecnologica ed alla precisione costruttiva ha consentito di realizzare forme architettoniche bizzarre ed uniche, processi costruttivi semplificati, e ripensare completamente il rapporto tra struttura ad architettura. La facciata dell’edificio, liberata da ogni carico portante, diventa un elemento autonomo ed artistico: il vestito dell’edifico che deve proteggere, contenere ed esprimere.
L'involucro edilizio, nel processo di ricerca e sperimentazione tecnologico-architettonica, si è evoluto da elemento-barriera protettivo a complesso sistema-filtro in grado di ottimizzare le interazioni tra microambiente esterno ed interno, divenendo sempre più una superficie di confine dinamica, in grado di variare le proprie prestazioni, al mutare delle situazioni ambientali esterne e delle esigenze di coloro che vivono l'ambiente interno, ed in grado di ospitare dispositivi impiantistici di varia natura.
Si possono isolare tre grandi famiglie di facciate: la facciata passiva, la facciata attiva e quella ibrida.
La facciata passiva massimizza il guadagno solare diretto grazie ad estese superfici vetrate con sistemi schermanti per il controllo della radiazione solare nel periodo estivo; prevede spazi cuscinetto per la protezione dal freddo, come serre o spazi filtro per catturare l'energia solare nel periodo invernale; favorisce l'ingresso della luce solare e la ventilazione naturale.
La facciata attiva, invece, supporta ed integra nella propria struttura estetica i sistemi impiantistici, quelli per la raccolta e la trasformazione dell’energia solare e per la ventilazione artificiale degli ambienti interni; risulta più efficiente in termini energetici e più controllabile in termini funzionali rispetto alla facciata attiva. Le soluzioni adottate più frequentemente, che hanno fatto riscontrare il maggiore successo nell’utilizzo, sono rappresentate dalla parete vetrata ventilata e dalla facciata integrata con un impianto fotovoltaico. La prima è costituita da due superfici trasparenti separate da un'intercapedine e ventilate artificialmente tramite delle bocchette d'aria; la seconda è composta da una serie di celle fotovoltaiche integrate nelle facciate. Le celle fotovoltaiche con la loro collocazione e con la loro texture esaltano le potenzialità comunicative e formali dell'involucro edilizio.
La facciata ibrida è nello stesso tempo struttura attiva e passiva, perché in grado di svolgere funzioni diverse; è dinamica, in quanto capace di modificare le sue prestazioni fisico tecniche nel tempo, in relazione alle circostanze climatiche ed alle esigenze dell'utenza ed adottando sistemi funzionalmente e tecnologicamente articolati.
Ecco allora che l’involucro si trasforma, e trasforma la propria composizione: l’elemento portante, struttura alla quale sono fissati con diversi sistemi di aggancio le altre stratificazioni dell’involucro, può essere contemporaneamente un elemento strutturale e di tamponamento. L’elemento di ancoraggio è un sistema, o componente del sistema di facciata, che ha lo scopo di portare o trattenere gli elementi di rivestimento. Lo strato di tamponamento e di rivestimento esterno può essere realizzato in diversi modi: sistemi di rivestimento continuo, sistemi ad elementi assemblati.
Nella progettazione dei sistemi di rivestimento, l’ancoraggio è un elemento fondamentale d’interfaccia tra il rivestimento e la struttura di supporto. È costituito da elementi assemblati con tecnologie a secco; gli elementi devono essere scelti e calcolati in funzione del tipo di superficie, dei carichi, del tipo di rivestimento e della distanza tra questo e la struttura di supporto. Una sempre più diffusa evoluzione della componentistica permette di ottenere elementi caratterizzati da molteplici combinazioni, con le quali è possibile sfruttare le potenziali sinergie tra materiali diversi e consentire un’integrazione di più sistemi costruttivi e abitativi.
L’evoluzione del sistema di facciata a secco è caratterizzato, sotto il profilo tecnologico-prestazionale, da un aumento della complessità ed un innalzamento dei livelli di qualità delle prestazioni svolte, e, sotto il profilo architettonico, dalla ricerca di linguaggi e stili architettonici ed espressivi diversi, spesso connessi ai materiali utilizzati per gli strati di rivestimento (vetro, pietra, cotto, metallo, legno). Nella loro evoluzione le diverse tipologie di soluzioni sono state denominate, in letteratura e nella pratica, in diversi modi che possono essere raggruppati come segue (definizioni Normativa Tecnica UNI EN – prEN):
Il sistema stratificato a secco Struttura/Rivestimento - È il prodotto di un’appropriata stratificazione di elementi costruttivi sottili, leggeri e ad alte prestazioni. Nelle strutture stratificate, ad ogni assemblaggio tecnologico di differenti strati corrisponde un insieme di differenti prestazioni fisiche, che può essere definito in fase di progetto, mediante un'analisi prestazionale. La costruzione di pacchetti a secco consente, inoltre, una maggiore cura del dettaglio, la possibilità di scegliere i materiali più appropriati da assemblare, la possibilità di variazione continua, un’ottimizzazione della stratificazione dell’involucro e una maggiore manutenibilità delle unità tecnologiche.
La facciata continua - È una facciata prodotta con intelaiatura costituita principalmente di metallo, legno o PVC, solitamente realizzata con elementi strutturali verticali ed orizzontali, collegati insieme e ancorati alla struttura portante dell’edificio. Questa garantisce, di per sé o congiuntamente alle restanti parti della costruzione, tutte le normali funzioni di una parete esterna senza dover contribuire alle funzioni della struttura portante. La facciata continua è caratterizzata, sotto il profilo prestazionale ed estetico, da una continuità dell’involucro rispetto alla struttura portante dell’edificio che resta interamente arretrata rispetto al piano della facciata.
La facciata ventilata - È un tipo di facciata a schermo avanzato in cui l'intercapedine tra il rivestimento e la parete è progettata in modo tale che l'aria in essa presente possa fluire per effetto camino in modo naturale e/o in modo artificialmente controllato, a seconda delle necessità stagionali e/o giornaliere, al fine di migliorarne le prestazioni termo-energetiche complessive. In questo caso la soluzione “a secco” può riguardare solo lo schermo “avanzato” o di rivestimento antistante l’intercapedine ventilata.
Le facciate schermo - In questo sistema, realizzato attraverso l’assemblaggio di montanti e traversi, lo schermo svolge funzione di protezione dalla pioggia battente, dalla infiltrazione di umidità, la intercapedine retrostante lo schermo è areata e non contribuisce necessariamente alle prestazioni termo-energetiche dell’involucro. Anche in questo caso la “soluzione a secco” può riguardare esclusivamente lo schermo.
La facciata a doppia pelle - È una tipologia di facciata appartenente al sistema di chiusura a isolamento dinamico. Le facciate a doppia pelle formano un contenitore trasparente continuo lungo tutto il perimetro dell’edificio. La pelle esterna è fissa, non apribile, e destinata a proteggere il fabbricato mediante le proprie caratteristiche di tenuta all’aria, all’acqua ed al vento; la seconda, posta verso l’interno, è quasi sempre dotata di serramenti e permette di ventilare i locali interni senza la necessità di un controllo particolare delle sollecitazioni ambientali. Per migliorare il comfort all’interno dell’edificio viene prevista una ventilazione naturale o forzata dell’intercapedine definita dalle due pelli. Nell’intercapedine, inoltre, possono essere inseriti dispositivi di oscuramento continuo ovvero dispositivi a lamelle regolabili dall’interno dei locali ed apribili per arieggiare gli ambienti.
Le facciate integrate per la produzione di energia - Questo tipo d’involucro permette l’integrazione di panelli fotovoltaici che trasformano la radiazione solare in elettricità. Questi moduli, ad esempio, possono essere integrati in sistemi di chiusura trasparente che si presentano a singolo strato o a doppia pelle, verticali od orizzontali, con inclinazioni da 0° a 90° (con un’ottimizzazione della captazione solare mediante una inclinazione a 35º rispetto alla verticale). Il sistema permette, inoltre, l’integrazione di schermature solari, come i frangisole fissi, mobili ed orientabili.
Le facciate Interattive - Sono sistemi di facciata che interagiscono con le variazioni delle condizioni climatiche esterne mediante dispositivi di controllo automatici o mediante l’intervento diretto dell’utenza; tale involucro consente il controllo dei livelli prestazionali offerti dalla chiusura modificando i valori dei parametri termo-igrometrici ed ambientali relativi al microclima interno.
Le facciate interattive multimediali - Sono sistemi finalizzati alla retroproiezione di immagini fisse o in movimento sulla superficie interna dei pannelli trasparenti. In questo caso, la pelle dell'edificio è costituita da pannellature verticali, sempre montate su telai metallici di supporto, costituite con materiali traslucidi, accoppiati tra loro, le cui proprietà consentono alle proiezioni di apparire all'esterno con effetti decorativi anche molto spettacolari.

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