Focus: CALCESTRUZZO
Pubblicato il 18 novembre 2010

(formazione) UHPC per architetture ad altissime prestazioni

I progetti realizzati mediante UHPC ne evidenziano le potenzialità applicative: elementi prefabbricati in grado di sopportare sbalzi fino a 7 m con ridottissime quantità di armatura (Villa Navarra a Le Muy, di Rudy Ricciotti), pannelli larghi fino a 30 m (Abu Dhabi Classical Museum, di Jean Nouvel, con elementi forati lunghi anche 28 m) o con una finitura che riprende la texture dei mattoncini “lego” (Gare RATP, Thiais), passerelle di spessori ridottissimi (il “tappeto volante” a Strasburgo, 25 mm; Footbridge of Peace a Seul di Rudy Ricciotti, 30 mm). In Giappone uno strato di UHPC è stato utilizzato per la pista di atterraggio dell’aeroporto Haneda a Tokyo – struttura realizzata interamente su un isola artificiale – con un notevole risparmio in termini di peso complessivo.
Finora gli UHPC sono stati impiegati per applicazioni strutturali principalmente nel campo dei ponti e delle passerelle, in edifici industriali o in elementi di ancoraggio. Le applicazioni su edifici civili sono limitate attualmente a pannelli di facciata di vario tipo (lisci, bugnati, traforati, ecc.), pensiline o coperture, ma non riguardano le strutture di elevazione, ad eccezione di alcuni progetti allo studio (Frank Gehry, Fondation LVMH; Jacques Ferrier, Hypergreen Tower), che prevedono l’impiego di elementi sottili poco armati.
Per sfruttare nel miglior modo le caratteristiche del materiale nella realizzazione di elementi portanti occorre partire da una concezione strutturale diversa da quella del tradizionale calcestruzzo armato, avvicinandosi a quella dell’acciaio. La scelta di impiegare l’UHPC per le strutture di elevazione comporta, soprattutto nel caso di luci elevate, di verificarne l’opportunità di impiego anche nella realizzazione dei solai (ad esempio con tegoli a T prefabbricati). I vantaggi della struttura in UHPC, infatti, possono essere vanificati da un sovraccarico eccessivo degli elementi strutturali determinato da soluzioni tecniche convenzionali in c.a. Un’alternativa è rappresentata dalla possibilità di realizzare impalcati leggeri con lamiera grecata, come avviene comunemente per le strutture in acciaio.
Nel caso di pannelli per l’involucro ed elementi di facciata, quali aggetti e schermature, gli UHPC garantiscono la massima libertà progettuale consentendo nella maggior parte dei casi di evitare l’impiego di rinforzi passivi anche con dimensioni elevate e spessori particolarmente ridotti (1-3 cm) e di variare la finitura superficiale in funzione dello stampo impiegato.
La forte dipendenza delle prestazioni finali degli UHPC dall’accuratezza del mix-design, ha portato a concentrarsi inizialmente sull’impiego di elementi prefabbricati, che garantiscono un controllo del prodotto finale molto importante in termini di sicurezza. Si tratta di un requisito essenziale, considerando gli stati tensionali sviluppati all’interno di strutture realizzate con un materiale in grado di resistere a sollecitazioni così elevate.
L’interesse dei produttori in questo caso è duplice: da un lato si garantisce la qualità del prodotto finale, limitando rischi di applicazioni fallimentari che, in fase di lancio del prodotto, ne scoraggerebbero in parte l’uso. Dall’altro si stringe il rapporto con i prefabbricatori e con i cantieri, il che permette di migliorare continuamente il prodotto sulla base delle esigenze espresse in condizioni d’uso, realizzando uno scambio continuo tra la ricerca e le applicazioni concrete. Nonostante alcune sperimentazioni su elementi realizzati in opera (il caso più celebre riguarda il riempimento delle colonne in acciaio dei nuovi ascensori del Museo Reina Sofia a Madrid, di Jean Nouvel), in questa fase la maggiore competitività del materiale si esprime nei confronti di elementi prefabbricati, che possono essere realizzati con luci maggiori e minori spessori, semplificando notevolmente le operazioni di trasporto e di assemblaggio in cantiere. Recentemente sono state sperimentate tipologie innovative di UHPC che non necessitano dell’aggiunta di fumo di silice, idonee ad applicazioni con getti in opera. In Italia la diffusione di tecnologie UHPC è ancora molto limitata, tuttavia
nel 2008 è stato realizzato in Veneto il primo impianto di prefabbricazione interamente dedicato alla produzione di componenti in UHPC, quali pannelli per l’involucro, pensiline di attesa ed elementi di arredo. 
L’esperienza italiana ha dimostrato l’efficacia di un approccio “artigianale” alla progettazione e alla produzione dei manufatti, in cui la cura nella definizione degli spessori, della composizione dell’impasto, nella progettazione e nella realizzazione degli stampi, si traduce in una maggiore qualità del prodotto finito, in termini di prestazioni meccaniche, di durabilità e di valenza estetica. In particolare, la scelta degli stampi in funzione delle caratteristiche del progetto, si rivela un fattore determinante per contenere il costo complessivo degli elementi realizzati in UHPC. Nel caso di geometrie particolarmente complesse, l’incidenza dello stampo nel costo totale può arrivare fino al 40%. In questi casi la possibilità di razionalizzare l’assemblaggio prevedendo la ripetibilità di elementi realizzati con lo stesso stampo, permette di abbattere i costi in maniera significativa. 
Emblematici in tal senso sono alcuni progetti realizzati in anni recenti, quali la Shawnessy Light Rail Transit Station (Stantec Architecture, Calgary, Canada, 2004), in cui la geometria della copertura in UHPC (non armata, di spessore variabile tra 3 e 5 cm per una luce di 5 m) è stata realizzata impiegando lo stesso stampo per le due metà del guscio; oppure l’FHWA Bridge (Massachussets Institute of Technology, McLean, Virginia US, 2004) divenuto il prototipo per i ponti a campata unica in UHPC negli Stati Uniti, in cui il dimensionamento della soletta è stato determinato attraverso un software sperimentale sviluppato al MIT, tenendo in considerazione le caratteristiche del materiale, la geometria e il costo degli stampi, i tempi di messa in opera dei singoli conci prefabbricati in funzione delle dimensioni massime trasportabili. La sperimentazione è stata portata avanti dalla Federal Highway Administration con l’obiettivo di sostituire il gran numero di ponti di competenza federale che presentano problemi statici. La soluzione progettuale, realizzata con solette di 21,3x2,44 m, si è rivelata conveniente rispetto alle tradizionali tecnologie del c.a. prefabbricato e delle strutture miste acciaio/c.a. sia dal punto di vista economico che dal punto di vista degli impatti ambientali in termini di consumo di energia primaria e di emissioni di CO2.

Autore: Mattia Federico Leone
Pubblicato su Modulo 365/2010