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sistemi costruttivi innovativi

I sistemi costruttivi innovativi che devi assolutamente conoscere

Tempo di lettura stimato: 8 minuti

Stampa 3D, moduli prefabbricati, terra cruda e bambù sono solo alcuni dei sistemi costruttivi più innovativi del nostro tempo. Scopriamone di più

Il modo di costruire sta cambiando. Oltre all’acciaio e al cemento armato, sistemi costruttivi innovativi incuriosiscono per le qualità tecnologiche, le prestazioni, la sostenibilità e la semplicità della cantierizzazione. Scopriamo allora quali sono i sistemi costruttivi più innovativi e sorprendenti nel settore delle costruzioni!

Sistemi costruttivi innovativi: ecco alcuni esempi

Le evoluzioni tecnologiche incidono in modo proporzionale anche sul progresso del settore delle costruzioni. Grandi cambiamenti non solo sul modo di rappresentare e progettare gli edifici ma anche su materiali, tecniche e sistemi costruttivi. Siamo abituati a progettare edifici in cemento armato, in acciaio, in legno ma, per stare al passo con l’innovazione del nostro settore, è sempre bene conoscere e prendere in considerazione anche le ultime tendenze: alcune potrebbero rivelarsi estremamente interessanti e sicuramente da approfondire!

Le ultime tendenze riscoprono sistemi costruttivi tradizionali ed esplorano le ultime frontiere della tecnologia ma sempre all’insegna assoluta della sostenibilità ambientale.

Se sei interessato a questo argomento, non dimenticare che un valido supporto per la progettazione architettonica di edifici realizzati con sistemi costruttivi innovativi è sicuramente l’utilizzo di software 3D per l’edilizia.

La rappresentazione 3D, infatti, riveste un ruolo fondamentale, fornendo una visione dettagliata e realistica delle strutture edilizie prima che vengano costruite fisicamente. Grazie alla modellazione tridimensionale, puoi visualizzare in modo chiaro e preciso ogni componente dell’edificio, comprese le sue connessioni e interazioni con l’ambiente circostante. Questa rappresentazione virtuale consente di esplorare diverse soluzioni progettuali, valutare l’efficacia e l’ergonomia dei sistemi costruttivi proposti e anticipare eventuali problemi o conflitti durante la fase di esecuzione.

Inoltre, la rappresentazione 3D facilita la comunicazione con gli altri membri del team di progettazione, con i clienti e con gli stakeholder, consentendo loro di comprendere facilmente il design proposto e di contribuire attivamente al processo decisionale. In tal modo, la modellazione tridimensionale non solo accelera il ciclo di progettazione, ma favorisce anche l’innovazione e la sperimentazione di nuove soluzioni costruttive, contribuendo così al progresso dell’intero settore edilizio.

Stampa in 3D

La stampa 3D ha compiuto un notevole percorso evolutivo dagli anni 0ttanta, trasformandosi da una tecnologia di nicchia a un innovativo strumento utilizzato in vari settori. Nel contesto architettonico, la stampa 3D sta emergendo come una forza trainante nella trasformazione del processo di costruzione. Questa tecnologia impiega stampanti 3D per creare componenti strutturali degli edifici direttamente dal modello digitale 3D. È rapida, efficiente e consente forme architettoniche complesse anche con tempi e costi di costruzione ridotti.

Il mercato globale dell’edilizia in 3D è destinato a crescere del 91% entro il 2028, un segno eloquente della sua crescente importanza. Questa crescita è in gran parte attribuita alla diffusione di progetti di edilizia sostenibile, poiché le aziende adottano sempre di più la stampa 3D per ridurre i costi di costruzione e realizzare edifici sostenibili ed efficienti dal punto di vista energetico.

Casa realizzata con stampa in 3D

Casa realizzata con stampa in 3D

L’implementazione della stampa 3D offre numerosi vantaggi, tra cui una maggiore accuratezza, efficienza, riduzione dei costi di manodopera e tempi di costruzione abbreviati. Paesi come gli Emirati Arabi Uniti si sono rapidamente adattati a questa tecnologia, puntando a costruire il 25% degli edifici a Dubai con la stampa 3D entro il 2030.

In Europa e negli Stati Uniti, la tendenza sta guadagnando terreno. A novembre 2020, PERI GmbH ha iniziato la costruzione del più grande edificio residenziale stampato in Europa, mentre in Germania ha completato il primo edificio residenziale premiato con il German Innovation Award. Negli Stati Uniti, case stampate in 3D sono già in vendita. I materiali utilizzati per la realizzazione delle case spaziano dal cemento alla terra cruda, fino a composti realizzati con materiali vegetali di scarto rilavorati.

I vantaggi della stampa 3D applicata al mondo delle costruzioni sono davvero tanti:

  • minori costi di costruzione: la stampa 3D si dimostra più conveniente rispetto alle tecniche tradizionali, richiedendo meno energia, operai e permettendo un uso più efficiente dei materiali;
  • migliore sostenibilità: oltre alla convenienza, l’architettura stampata in 3D si distingue per il suo basso impatto ambientale. Mentre il cemento armato è comunemente usato nell’edilizia tradizionale, le aziende di stampa 3D stanno sperimentando materiali più sostenibili come terra cruda, bambù biodegradabile e termoplastiche riciclabili;
  • tempi di costruzione più brevi: uno dei vantaggi chiave è la velocità di costruzione. Case stampate in 3D possono essere realizzate in pochi giorni rispetto ai mesi necessari con le tecniche tradizionali. Progetti come YHNOVA in Francia, stampato in 54 ore, dimostrano l’efficienza di questa tecnologia. Mighty Buildings, un’azienda californiana, può stampare un’unità in 24 ore, offrendo una soluzione rapida per rispondere alla domanda di case accessibili o per fornire rifugi in aree colpite da calamità naturali;
  • libertà compositiva: la stampa in 3D non mette limiti alla creatività, possono essere stampate forme complesse, curve e personalizzate che altrimenti sarebbe complicatissimo riprodurre.

La stampa 3D è connessa in modo diretto con la progettazione 3D BIM. Dal modello digitale, infatti, si passa in automatico a quello reale. Per questo è fondamentale partire da un modello accurato, realizzato con idonei software di progettazione architettonica BIM.

Edifici prefabbricati in legno

I moduli prefabbricati in legno sono realizzati in fabbrica e assemblati in cantiere. Il legno è leggero, sostenibile, con caratteristiche antisismiche di alto livello e può essere rapidamente lavorato ma anche smaltito o reimpiegato al termine del ciclo di vita dell’edificio.

Gli edifici prefabbricati in legno si adattano a molte esigenze, consentendo un’alta flessibilità progettuale. Le attuali tecnologie consentono anche di realizzare edifici multipiano in legno prefabbricato.

Attualmente, uno degli edifici più alti con struttura in legno è il Mjøsa Tower, progettato da Voll Arkitekter e costituito da ben 18 piani fuori terra. L’estetica tipica degli edifici in legno è apprezzabile ma, quando non gradita, può essere progettata in linea con gli edifici tradizionali: le facciate, infatti, possono essere intonacate o rifinite con il rivestimento che si desidera.

Edifici prefabbricati in legno

Edifici prefabbricati in legno

Ultima nota, i sistemi prefabbricati modulari offrono tempi e costi certi per il cantiere, uso di un materiale sostenibile, massima efficienza energetica degli involucri e minimo impatto ambientale.

Prefabbricati in cemento e altri materiali misti

Spesso le innovazioni sono solo il frutto dell’evoluzione di materiali d’uso comune. Oltre al legno, infatti, anche altri materiali tipici dell’edilizia vengono rivisitati e riutilizzati sotto nuova veste. Parliamo delle strutture prefabbricate in cemento armato, in acciaio o in sistemi misti, che utilizzano elementi strutturali già realizzati, da assemblare in cantiere. I vantaggi dell’uso di moduli prefabbricati sono legati alla possibilità di avere cantieri veloci e costi facilmente preventivabili. Inoltre, l’uso combinato di materiali diversi può migliorare la resistenza strutturale, l’efficienza energetica e la sostenibilità.

Mattoni forati in legno

Particolarmente innovativo è il sistema che prevede l’utilizzo di mattoni forati realizzati in legno. Gli elementi sono analoghi a quelli tradizionali in laterizio (per forma e spessori disponibili sul mercato) ma vengono assemblati senza l’utilizzo di malte o altri collanti. Il sistema di montaggio è completamente a secco, i mattoni in legno sono brevettati con un sistema ad incastro che permettere di connettere facilmente gli elementi tra loro (tipo Lego per intenderci). Si possono realizzare tramezzi ma anche muri perimetrali e possono essere lasciati a vista, intonacati o coperti da uno strato di isolamento a cappotto.

Container

La trasformazione di container marittimi in abitazioni o spazi commerciali è un’innovativa soluzione modulare in voga già da qualche anno. I container offrono una struttura robusta e sono facilmente trasportabili e assemblabili tra loro come strutture modulari, per realizzare edifici di dimensioni personalizzate. Questo approccio è apprezzato per la sua sostenibilità, riduzione dei tempi di costruzione e versatilità architettonica. Tuttavia, richiede modifiche adeguate per renderli confortevoli sia dal punto di vista della fruizione spaziale che climatica ed esteticamente gradevoli.

sistemi costruttivi innovativi le case realizzate con container

Sistemi costruttivi innovativi | Casa realizzata con container

Paglia, bambù e terra cruda

L’impiego di risorse come terra, paglia, legno e bambù nell’ambito edilizio solitamente suscita incertezze nella mentalità occidentale, dove prevale l’uso del cemento armato. È giusto ricordare, però, che circa 5 miliardi di individui nel mondo vivono ancora in residenze costruite con materiali naturali, godendo di un migliore comfort, salute e benessere.

Case in paglia

Le tecniche di realizzazione delle case in paglia variano da posto a posto, in base soprattutto alle esigenze climatiche e alle tradizioni costruttive.

Negli Stati Uniti, la struttura portante è spesso composta da tondini di acciaio per mantenere le balle di paglia allineate, mentre la rete elettrosaldata è utilizzata per fissare l’intonaco. Abbinare la paglia ad intonaci in calce o terra cruda favorisce la traspirabilità delle pareti e risolveva il problema della formazione di muffe. Gli impianti le piastrelle e i rivestimenti possono essere realizzati come in una comune abitazione.

Contrariamente a quanto si possa pensare, la paglia è poco soggetta agli incendi: test dimostrano che un muro di balle di paglia può resistere a temperature fino a 1010 °C per tre ore, permettendo così l’evacuazione degli ambienti e il controllo delle fiamme.

La paglia è anche un ottimo isolante termico, consentendo un notevole risparmio energetico per il riscaldamento. È efficace anche come isolante acustico ed è traspirante, favorisce il ricambio d’aria nell’edificio e contrariamente al fieno, non provoca allergie e non è soggetta ad attacchi di parassiti. Una volta intonacata è anche inaccessibile ai roditori.

Dal punto di vista strutturale, la paglia può sopportare carichi superiori a 15 tonnellate per metro quadro e resiste bene agli eventi sismici.

La struttura grezza di una casa in paglia può essere completata in meno di due settimane: la posa delle balle richiede solo poche ore. Con una buona progettazione, l’edificio può durare per molti decenni, a patto che sia protetto con intonaci di qualità. Poiché la paglia è considerata un materiale di scarto, i costi sono contenuti: il prezzo di una balla varia da 2,5 a 3,5 euro. Per una casa di 150 m2, con circa 400 balle, il costo totale si aggira intorno ai 1000-1400 euro.

Case in bambù

Il bambù è un materiale ecologico e rinnovabile, apprezzato per la sua leggerezza, flessibilità e resistenza, tanto da essere soprannominato l’acciaio vegetale. È resistente al fuoco, contrariamente al legno, bruciando a temperature molto elevate.

La sua resistenza lo rende ideale sia come materiale per arredi e pareti, che come elemento strutturale per la realizzazione di edifici interi. In architettura, viene impiegato per colonne, travi e pannelli, offrendo soluzioni raffinate ed efficaci. È ampiamente utilizzato anche per pavimentazioni interne, combaciando perfettamente funzionalità ed estetica: i pavimenti in bambù sono resistenti e durevoli nel tempo, senza temere graffi e meno costosi rispetto al legno massello. Dal punto di vista strutturale, il bambù offre grande rigidità e flessibilità, tanto che le abitazioni antisismiche nelle Hawaii sono realizzate con questo materiale per la sua affidabilità.

casa realizzata in bambù

Casa realizzata in bambù

La bellezza intrinseca del bambù lo rende un’ottima scelta per l’arredamento degli ambienti, conferendo loro eleganza e sostenibilità.

Dopo il taglio, il bambù impiega solo 3-5 anni per rigenerarsi, rendendolo una risorsa ecologica nel settore edilizio.

Il bambù trova svariati impieghi nella bioedilizia, contribuendo alla realizzazione di edifici economici ed energeticamente efficienti. In America Latina e Asia, è stato utilizzato da secoli per creare abitazioni resistenti e affascinanti.

Architetti come Shigeru Ban, Kengo Kuma, Simon Velez e Frei Otto hanno esplorato le sue potenzialità per creare strutture innovative ed ecologiche.

Case in terra cruda

La costruzione con terra cruda (con la tecnica adobe e pisé) è un antico approccio sostenibile. L’argilla, d’altronde, è un materiale utilizzato da sempre in edilizia, sotto forma di mattoni, mattonelle, pavimentazioni battute, ecc.

La definizione di “terra cruda” si riferisce a un materiale argilloso, non sottoposto a cottura, ampiamente impiegato nell’edilizia, dalle ottime prestazioni e facilmente reperibile a basso costo. Si può distinguere tra terre argillose magre e grasse, con la prima caratterizzata da una consistenza molto plastica e proprietà leganti, e la seconda con un maggiore contenuto di sabbia.

Questo tipo di terra è estratto da strati sottostanti il suolo superficiale e comprende argilla, sabbia, ghiaia e limo, risultante dalla disgregazione delle rocce e dotato di eccellenti proprietà leganti. Il colore della terra cruda varia in base alla sua origine, fornendo indicazioni sul tipo di materiale estratto.

Sono disponibili diverse tecniche di costruzione che sfruttano la terra cruda, consentendo una grande libertà espressiva in termini di forme e dimensioni. Indipendentemente dalla tecnica scelta, l’argilla viene lasciata maturare per un periodo di tempo stabilito e, a seconda delle esigenze, può essere mescolata con altri materiali come sabbia e paglia.

La terra cruda è stata molto rivalutata dalla bioedilizia per il suo valore legato all’ecologia e alla sostenibilità.

La terra cruda è innanzitutto un materiale naturale e biocompatibile, con un impatto ambientale minimo. È abbondante e non richiede lavorazioni successive con sostanze chimiche o processi produttivi che generano scarti inquinanti. Alla fine del suo ciclo di vita, può essere riconsegnato alla natura senza particolari trattamenti.

Oltre alla sostenibilità, le costruzioni in terra cruda offrono altre caratteristiche interessanti, come la notevole massa e l’inerzia termica. I muri, spessi circa mezzo metro, presentano ottime capacità termiche e possono trattenere l’umidità atmosferica.

Anche le proprietà fonoisolanti e di resistenza al fuoco della terra cruda sono buone. Inoltre, l’argilla è plasmabile e duttile e si adatta a costruzioni di varie forme e dimensioni.

Nonostante i suoi punti di forza, la terra cruda è sensibile all’acqua e richiede un’adeguata protezione dagli agenti atmosferici. Rivestimenti appropriati, come la calce, possono essere necessari per preservarne le prestazioni e la resistenza.
Ognuno di questi sistemi costruttivi ha vantaggi e svantaggi, e la scelta dipende da vari fattori, tra cui localizzazione, requisiti strutturali, sostenibilità e design architettonico.

 

Edificius

 

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