Tesi di Laurea Triennale: ETFE L'ARCHITETTURA DEL POSSIBILE

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Alianz Arena; Monaco,Germania; Herzog & Meuron; 2002-2005		Materiale L’Etilene Tetrafluoro Etilene più comunemente conosciuto con la sigla ETFE nasce 25 anni fa alla Hoescht A.G. Questo copolimero alteranto è formato appunto da etilene e fluoro. La sua struttura molecolare è: H H F F \| \| \| \| ••• -C-C-C-C- ••• \| \| \| \| H H F F Viene introdotto sul mercato nel 1996 con il marchio “Texlon” dall’azienda Vector Special Project, successivamente prodotto da altre aziende come la DuPont con il nome di “Tefzel” e la Asahi Glass Company con il nome di “Fluon”. Originariamente usato nell’industria spaziale, ma grazie alle sue proprietà uniche utilizzato anche nel campo edilizio.
National Swimming Centre di Pechino; Beijing Olympic Green, Pechino, Cina; PTW+ARUP+CSCEC; Dicembre 2003-Gennaio 2008		La Tecnologia La composizione e struttura dell’ETFE lo rendono particolarmente adatto per strutture che prime non si pensava si potessero progettare. L’ETFE durante la produzione è a forma granulare e viene scaldato alla temperatura di intervento di 170°C reso molle e poi sottoposto a un processo di estrusione e poi stampato a soffio. Il sistema di rivestimento del texlon comprende un certo numero di strati UV, stabile copolimero di Etilene Tetrafluoro Etine (ETFE) saldato in in cuscini o in fogli. Le membrane di ETFE vengono prodotte in film molto sottili (da 50 a 150 μm) con larghezza massima di 3,5 metri. Grazie alle intelaiature di sostegno in alluminio si sono potute realizzare lunghezze fino a 30 metri. A sua volta il perimetro di estrusi in alluminio è fissato ad una struttura di sostegno primaria. I cuscini sono gonfiati con aria a bassa pressione per fornire isolamento o resistere ai carichi di vento. Un cuscino di texlon comprende almeno due strati gonfiati a caldo, tuttavia possono essere aggiunti fino a cinque strati nel sistema per migliorare la coibenza termica elevata con valori di trasmittanza massimi pari a 1,18 W/mq K. Ogni foglio, grazie all’incredibile versatilità del materiale, può avere diversi trattamenti, che a seconda dell’esigenza possono aumentare la qualità estetica, la leggerezza e la trasparenza. Infatti l’ETFE viene fornito in diverse finiture: trasparente,opaco e colorato, può essere anche illuminato dall’interno attraverso LED o decorato con proiezioni di luce. Inoltre possiede un’ottima durata e un’elevata resistenza alla lacerazione. Per quanto riguarda l’energia i cuscini in ETFE devono essere mantenuti ad una pressione di 500 N/mq, ciò è assicurato da una centrifuga di ventilazione. In caso di mancanza di energia i cuscini rimangono gonfi per un periodo di 8 ore grazie alla presenza di particolari valvole di ritorno. L’energia risulta minima se rapportata a quella risparmiata per il riscaldamento di qualsiasi ambiente o edificio, infatti l’ETFE è un ottimo isolante perché intrappola l’aria al suo interno. I cuscini di texlon possono essere prefabbricati o possono essere fissati alla loro struttura di sostegno direttamente in cantiere. L’elevata resistenza e leggerezza permettono al materiale di avere variegate forme anche di notevoli dimensioni cosa non possibile con il vetro. Anche la valutazione sul fronte ecologica è particolarmente importante perché i fogli di ETFE possono essere riciclati semplicemente fondendoli per poi essere riutilizzati e anche mescolati con l’ETFE vergine. Il materiale grazie alle sue innumerevoli e ottime potenzialità ci permette di progettare e quindi costruire strutture che prima si potevano solo sognare.
Media-tic Building, Barcellona; Barcellona, Spagna; Enric Ruiz Geli; 2009-2010		Concetti Strutturali I cuscini di ETFE possono essere prodotti in grandi dimensioni e rivestire ampi spazi che con le tecnologie convenzionale non potrebbero essere soddisfatti. Il peso della membrana, infatti, è dell’ordine di 2-3,5 Kg/mq e può sopportare carichi fino a 75 Kg/mq. Questo fornisce la possibilità di integrare la progettazione dei rivestimenti con la struttura primaria e sviluppare l’estetica di semplicità ed eleganza. Il materiale possiede un ottima durezza, un’elevata resistenza a strappo e la capacità di indurire nel caso di deformazioni strutturali, ciò ha consentito allo sviluppo di strutture uniche e leggere. I carichi esterni come il vento e la neve non sono sopportati dai cuscini in texlon, già pneumaticamente in pressione, ma sono condotte dalla struttura primaria che deve a sua volta essere dimensionata per accogliere tutte le sollecitazioni esterne.
Xi Gallery di Pusan; Pusan (Corea); Minsuk Cho + Kisu Park; Marzo 2007-Agosto 2007		Controllo Solare e Pelli Variabili La costruzione a multilivello dell’ETFE può essere sfruttata per creare ambienti con climi differenti grazie al buon isolamento del materiale. Con la sovrapposizione di fogli e l’integrazione dei cuscini con sofisticati pneumatici è possibile variare la quantità di guadagno solare e l’aspetto estetico.Questo fenomeno può essere sfruttato per controllare la quantità di trasmissione solare, ma anche per variare il numero di camere d’aria all’interno dei cuscini. Queste proprietà hanno consentito ai progettisti di creare edifici che possono rispondere alle mutevoli condizioni climatiche. La Trasparenza e la Dotazione Translucida Il multilivello delle costruzioni di texlon offre numerose opportunità per controllare la quantità di ombreggiatura solare e manipolare la trasparenza visiva della costruzione. L’ETFE chiaro è estremamente trasparente, con una trasparenza che raggiunge il 94-97% e una buona permeabilità dei raggi UVA ed infrareds (83-88%). I cuscini di ETFE possono essere stampati in modelli traslucidi o opachi , ciò nonostante può essere mantenuta una vasta di ombreggiatura solare pur mantenedo la trasparenza visiva dei fogli. I fogli di texlon possono essere prodotti con un corpo translucido, variando il numero o il tipo di strati, la densità e le proprietà di trasmissione del colore della luce. I colori standard sono il bianco, il blu, il giallo, il rosso e il verde, ma solitamente si utilizzano corpi bianchi così da variare la colorazione attraverso luci proiettate dall’interno.
Khan Shatyry Entertainment Center di Astana (Kazakhstan); Astana, Kazakistan; 2008		Ecologia e Vita Il texlon non è influenzato da inquinamento atmosferico e da raggi UV, infatti il materiale non i indurisce, non ingiallisce e non peggiora nel tempo ha una garanzia di 15 anni, anche se test hanno provato un’alterabilità di 25/30 anni. Questo rende il suo impiego ideale per una lunga durata di vita, ottimo per edifici come ospedali, stazioni ferroviarie e centri ricreativi e botanici. Un’altra capacità dell’ETFE è l’autopulizia sotto l’azione di pioggia. Grazie alla sua natura autoadesiva lo rende pulibile con minor frequenza rispetto al vetro. Questo comporta una riduzione di costi perché i detriti e rifiuti vengono asportati dalla pioggia. L’ETFE è perciò autopulente, test dimostrano infatti che la trasmissione della luce non cambia nei primi 10 anni. Inoltre il materiale è riciclabile al 100% e reimpiegabile grazie alle sue caratteristiche termoplastiche. Inoltre la materia non è in derivato petrolchimico, come ammesso nel trattato di Montreal, perciò il processo di produzione su base di acqua non comporta l’uso di solventi. Inoltre l’ETFE ha basso valore di Energia Grigia, valore che deriva dal calcolo del consumo totale che necessita un prodotto dalla sua realizzazione fino al suo riciclo finale. Fuoco L’ETFE è stato sottoposto a numerosi test e ha una proprietà unica nel suo genere: è incombustibile e autoestinguente grazie alla presenza di fluoro. In caso d’incendio, qualsiasi gas caldo può ledere i cuscini a temperatura superiore a circa 200°C ammorbidendo i fogli,ma non facendoli gocciolare. La caratteristica dell’autoestinguente impedisce l’accumulo di gas ad alta temperatura sotto il tetto della costruzione e quindi la possibilità di eventuali crolli della struttura primaria. In situazioni in cui la temperatura non raggiunga i 200°C possono essere installate aperture o bocche per la fuoriuscita del fumo. L’ETFE ha la capacità di estinguersi rapidamente consentendo al fuoco di comportarsi come se fosse all’aria aperta. Grazie alla sua naturale leggerezza e capacità si estrusione è possibile evitare situazioni di danno dovute alla caduta di detriti e frammenti volanti, cosa che capiterebbe con il vetro.
Asilo Nido Primavera; Settore lavori pubblici Comune di Brescia; Via Micheli, Brescia Italia; 2008		Acustica Indipendentemente dalle funzioni dell’edificio l’acustica interna ha un grande effetto sul livello del confort degli occupanti. L’ETFE come rivestimento (con massa inferiore a 1 Kg/m²è molto leggero, con un peso inferiore a 1 kg/mq, è acusticamente morbido con minori tempi di riverberazione rispetto al vetro. Questa caratteristica innata permette di risparmiare sull’integrazione di assorbitori acustici nelle pareti interne. Infatti, con un assorbimento acustico di meno di 10dBA, l’ETFE permette agli occupanti di trascorrere molto tempo all’interno degli spazi grazie ai buoni livelli di confort. Inoltre, il materiale può essere utilizzato per la costruzione di uffici e biblioteche grazie alla capacità di ridurre rumori esterni come la pioggia. Manutenzione e Sostituzione La durata di vita media dell’ETFE è di circa 30 anni. Per il mantenimento del materiale esistono due tipi di manutenzione: • la riparazione dei danni di fabbricazione o della struttura; • la riparazione dei sistemi di gonfiatura. Per riparare i rimpiazzare i pezzi danneggiati viene richiesto di sbullonarli e ricambiarli. La leggerezza del materiale consente le riparazioni velocemente e facilmente per strappi inferiori alla lunghezza di 100 mm, infatti si possono applicare pezze di ETFE, questo è il metodo più rapido. La riparazione al sistema di rigonfiamento non comporta alcun costo in caso di interruzione del processo dal momento che provoca soltanto una minore gonfiatura dei cuscini. Tuttavia è svantaggioso riparare o rimpiazzare periodicamente il sistema, perché l’unità di gonfiamento ha una garanzia ci circa 10 anni.
		Descrizione dell’Asilo Nido Primavera prima e dopo la riqualificazione L’edificio ha uno sviluppo rettangolare con un andamento rettilineo delle pareti in calcestruzzo armato, gli spigoli, però, sono arrotondati per una maggiore sicurezza dei bambini che ne usufruiscono. Al centro della struttura si apriva un piccolo cavedio che permetteva una maggiore illuminazione degli ambienti interni. L’edificio si articola su due piani, piano interrato e piano primo. Prima dell’intervento di riqualificazione a piano terra si distribuivano gli ambienti usufruiti dai bambini, come la zona di accoglienza e uffici, la zona gioco, zona riposo, la zona pranzo e i bagni. Nel piano interatto, invece, si trovavano i locali adibiti al personale, come la cucina, la lavanderia, il magazzino, gli spogliatoi, la zona pranzo, i bagni per il personale, la centrale termica del teleriscaldamento e la zona macchine. L’intervento maggiore e più innovativa è stata quella della copertura, infatti il piccolo cavedio è diventato un pozzo di luce per tutti gli ambienti interni. L’innovazione è stato l’utilizzo, per la prima volta in Italia, del materiale plastico noto come ETFE. Grazie alle sue innumerevoli caratteristiche, di isolamento, di sicurezza e di confort, è stato scelto rispetto a materiali più comuni come il vetro. Per quanto riguarda la disposizione dei locali interni non si verificano notevoli variazioni, al piano interrato rimangono le zone adibite al personale e le zone tecniche, invece al primo piano rimangono gli ambienti per i bambini con l’aggiunta di due laboratori sotto la copertura in ETFE.
		Copertura in ETFE per asilo nido Primavera (Brescia) La copertura dell’asilo nido Primavera, situato in via Micheli n˚20 Brescia, è la prima sperimentazione italiana dell’utilizzo di un materiale innovativo come l’ETFE. La pozione di tetto da coprire è di dimensione rettangolare 8x12 m, il bordo è formato da travi in calcestruzzo armato sulle quali poggerà l’intera copertura. La struttura portante è composta da travi metalliche in lega di alluminio leggere con sezione a doppia T e con sviluppo ad arco di cerchio incernierate all’estremità da piastre in acciaio ancorate alle travi, già esistenti, in cemento armato. La copertura dell’asilo non è innovativa solo per la particolare struttura portante leggere, ma anche e soprattutto per l’utilizzo di un materiale come l’ETFE. Questo materiale plastico possiede ottime capacità come la stabilità agli UV, ha un ottima trasparenza e longevità, resiste all’aggressione degli agenti atmosferici e di isolamento, è riciclabile e in caso d’incendio è autoestinguente. Tutti questi fattori hanno permesso di optare per questo nuovo materiale e non per materiali tradizionali come il vetro. La copertura è formata da quattro cuscini realizzati con tre strati di tessuto di ETFE di dimensioni 900x300 m circa con un’altezza massima di 50 cm. Ogni cuscino è composto da uno strato trasparente, uno texturizzato e uno trasparente, che permettono un controllo dell’ombreggiatura durante il periodo scolastico. La ditta che si è occupata della copertura dell’Asilo Primavera è la Canobbio S.p.a, la quale oltre ad inastallarla si è occupata di verificare che tutto fosse a norma e in sicurezza. Gli operatori hanno perciò controllato che ci fosse una corrispondenza geometrica e quantitativa di tutte le componenti, rispetto al progetto, ha verificato il buono stato di consistenza ed efficienza del tessuto della membrana (ETFE) e quello della struttura metallica e un corretto montaggio degli elementi e del gonfiaggio dei cuscini. Durante il fase di collaudo generale si sono riscontrati ottimi risultati, infatti il materiale non mostrava segni di lacerazione, alterazione o deformazione e perdita di aria. Per quanto riguarda i macchinari di gonfiaggio dei cuscini sono stati installati nel piano interrato dell’edificio scolastico per non causare problemi acustici agli utenti. Il macchinario ha una sua modulazione di pressione dell’aria, infatti capta, attraverso dei rilevatori atmosferici, cosa accade sulla sua superficie e agisce in base all’evenienze. Il fatto che si sia creata una copertura su edificio già esistente e che la superficie da coprire sia notevolmente piccola resto la realizzazione unica nel suo genere. Misure di Valutazione dei pneumatici in ETFE La membrana di ETFE è formata da un sistema di tre strati TipoC. Strato esterno: ETFE 200 μm stampati 50%, spessore 16 mm, colore argentato. Strato in mezzo: ETFE 100 μm. Strato interno: ETFE 200 μm, secondao la DIN 67507 per le incidenze perpendicolari della luce.