Le case costruite in acciaio hanno guadagnato popolarità negli ultimi anni grazie alla loro resistenza e durata. Tuttavia, come qualsiasi altro materiale da costruzione, anche l'acciaio può presentare delle criticità se non viene progettato e utilizzato correttamente.
L’impiego dell'acciaio nel campo dell’edilizia
L’acciaio è un materiale che, a partire dalla fine dell’800 a seguito della seconda rivoluzione industriale, ha assunto una sempre maggior rilevanza nel campo dell'ingegneria, iniziando ad essere impiegato nel settore dei trasporti, nella costruzione di transatlantici e, naturalmente, nella realizzazione di ponti ed edifici.
Non è perciò insolito, nel panorama edilizio moderno, trovare case costruite con struttura metallica, grazie ai numerosi vantaggi che tale materiale garantisce, specialmente per quanto riguarda le prestazioni e la fase di cantiere. Anzi, il suo impiego in ambito italiano è sempre più in crescita.
E’ tuttavia necessario fare attenzione in fase progettuale alle caratteristiche specifiche dell’acciaio, in modo tale da evitare errori progettuali che possono pregiudicare la durata e la corretta funzionalità dell’opera finita.
Le criticità nell’utilizzo dell’acciaio
Quando si lavora con una struttura in acciaio si possono perciò identificare i seguenti temi da affrontare e risolvere in fase progettuale:
- nodi di connessione;
- deformabilità e stabilità;
- corrosione;
- protezione contro il fuoco.
Una struttura in acciaio infatti, a differenza di un telaio in calcestruzzo armato che viene gettato direttamente in opera, viene realizzata tramite l’assemblaggio meccanico di elementi prefabbricati, quali travi, pilastri, lamiere ed elementi di controventamento. E’ fondamentale perciò nella progettazione studiare nel dettaglio i nodi di connessione in modo che possano conferire alla struttura le caratteristiche richieste dai carichi di progetto.
Conseguenza dello studio e della progettazione dei nodi di giunzione, è necessario studiare il comportamento della struttura rispetto alla deformabilità e stabilità. Se un telaio in calcestruzzo armato è poco deformabile per sua natura, nel caso dell'acciaio la sezione degli elementi deve essere dimensionata correttamente per evitare tali fenomeni. A questo si lega anche la limitata resistenza a compressione dell’acciaio. L’intero scheletro strutturale richiede perciò uno studio molto accurato e preciso.
Essendo le strutture esposte talvolta ad agenti atmosferici esterni, quali aria, acqua e vento, oppure trovandosi in ambienti con caratteristiche climatiche e di umidità particolarmente aggressive, il fenomeno della corrosione deve essere necessariamente preso in considerazione. Tramite processi di verniciatura o zincatura è possibile proteggere il materiale, ma è fondamentale prevedere un processo di manutenzione al fine di valutarne costantemente lo stato di conservazione.
Le strutture, per normativa, devono inoltre garantire una certa resistenza al fuoco in caso di incendio, in modo da consentire agli utenti di poter abbandonare l’edificio in totale sicurezza. L’acciaio è naturalmente un materiale non combustibile, tuttavia il contatto con una fonte di calore quale un incendio porta ad un degradamento delle sue caratteristiche portanti che può portare ad un collasso dell'intera struttura. Bisogna quindi procedere alla protezione degli elementi strutturali, sia orizzontali che verticali, tramite l’applicazione di vernici ignifughe o con l’applicazione di un rivestimento, come ad esempio con lastre in cartongesso dotate di specifiche caratteristiche di resistenza al fuoco.
Infine, è importante considerare il costo complessivo dell’opera, che non si limita al solo prezzo dei materiali. Sebbene la produzione dell’acciaio comporti un investimento iniziale significativo, i vantaggi del sistema Light Steel Frame – come la prefabbricazione, la velocità di montaggio, la riduzione dei costi di cantiere e di manodopera – contribuiscono a contenere i costi complessivi, rendendo la soluzione competitiva rispetto alle tecnologie tradizionali. Inoltre, i risparmi ottenuti nella fase d’uso dell’edificio, grazie all’efficienza energetica e alla durabilità dei materiali, incidono positivamente sul bilancio a lungo termine.
I vantaggi dell’acciaio
Dal punto di vista delle specifiche tecniche, l’acciaio si caratterizza per:
- elevata resistenza a trazione;
- elevata duttilità;
- leggerezza;
- durabilità.
Inoltre, essendo una una lega ferrosa, costituita principalmente da ferro e carbonio, è possibile intervenire sulla sua composizione chimica miscelando altri materiali al fine di conferire al prodotto finale proprietà differenti. Ad esempio, aumentando la percentuale di carbonio aumenta la resistenza a trazione del materiale risultante, mentre aggiungendo una determinata quantità di nichel e cromo si ottiene l’acciaio inossidabile.
Queste caratteristiche specifiche dell'acciaio fanno sì che il materiale abbia numerosi vantaggi rispetto alle più tradizionali tecnologie costruttive come cemento armato e legno.
Innanzitutto, il rapporto tra resistenza del materiale e peso è elevatissimo: vuol dire che elementi molto resistenti sono caratterizzati da ridotte dimensioni e peso, consentendo di realizzare opere difficilmente ipotizzabili con le altre tecnologie.
L’acciaio ha un comportamento elastico, consentendo di prevedere con un elevato grado di certezza come reagirà alle sollecitazione. Tali proprietà, inoltre, non si modificano nel tempo come ad esempio nel caso del cemento armato, garantendo un comportamento più stabile e, appunto, prevedibile.
Per quanto riguarda l’impiego in cantiere gli elementi di acciaio sono facilmente assemblabili in cantiere con tempistiche molto ridotte, essendo un sistema a secco e prevedendo perciò fissaggi meccanici. Di conseguenza, anche l’attività di manutenzione e riparazione è facilitata. Allo stesso modo, a fine vita è possibile smontare i componenti procedendo al loro riutilizzo o riciclo.
Nel campo degli edifici antisismici alcune aziende hanno iniziato a investire sull’acciaio, con il risultato finale di manufatti più leggeri rispetto a quelli in cemento armato o muratura di circa cinque volte.
Non conducendo l’umidità, l’utilizzo dell’acciaio garantisce un ottimo confort abitativo. Tramite l’impiego di soluzioni di involucro, solai e copertura e verticali particolarmente performanti dal punto di vista dell’isolamento termico si possono raggiungere grandi prestazioni in spessori contenuti.
Infine, dal punto di vista dei costi, se è vero che il materiale richiede un maggiore investimento, si può rilevare una grande ottimizzazione durante la fase di cantiere, grazie alla minore durata dei lavori e alla semplicità di montaggio e trasporto degli elementi costruttivi.
Risultano perciò evidenti i vantaggi che l’impiego dell'acciaio porta all’intero processo edilizio, specialmente alla fase di cantiere. E’ necessaria tuttavia una approfondita formazione e conoscenza delle specificità del materiale, al fine di ridurre gli errori progettuali e l’insorgenza di criticità durante la fase di realizzazione e, soprattutto, quella di utilizzo.
