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  TitoloSistema Costruttivo Antisismico Autoportante “a secco” realizzato mediante Blocchi Ecosostenibili Stratificati e Autobloccanti: Nexus
  Sommario
L’invenzione propone l’utilizzo di specifici materiali (cementi alleggeriti, pietre ricomposte, materie plastiche …) per realizzare "blocchi" policomposti per l'edilizia, aventi elevate caratteristiche strutturali, fonoassorbenti ed isolanti. Tali blocchi, costituiti da strati di materiali diversi, opportunamente assemblati mediante ancoraggi meccanici e senza adesivi chimici, saranno realizzati in modo da consentire, al termine del ciclo di vita del blocco, la separazione e il reimpiego delle materie prime impiegate per la composizione dei singoli strati, da indirizzare verso nuovi cicli di produzione (materie prime seconde) senza giungere in discarica. Il blocco, di dimensione forma e stratificazione variabile a seconda dell’uso previsto è completamente assemblato “a secco” ed è fornito di supporti metallici che garantiscono l’autoportanza delle singole strutture già in fase di costruzione. Tale condizione richiede la necessaria costituzione di un abaco di pezzi speciali che, opportunamente combinati tra loro, con la logica di un “Lego”, possono comporre molteplici soluzioni spaziali e tipologie abitative, il cui assemblaggio viene descritto attraverso apposite istruzioni di montaggio, fornite congiuntamente alla soluzione architettonica prescelta, esattamente come avviene nella logica produttiva di IKEA. Le armature e gli ancoraggi presenti all’interno del blocco, atte a garantire una giunzione metallica e il mutuo attacco tra blocchi contigui consentono di evitare l’impiego di ogni tipo di centina durante la fase di cantierizzazione e realizzano, a fine opera, una gabbia strutturale in grado di conferire all'edificio una elevata resistenza alle sollecitazioni sismiche. La gabbia strutturale metallica continua, connettendo i singoli blocchi, garantisce l’assoluta stabilità della scatola spaziale dell’edifico e l’assorbimento degli stati tensionali, soprattutto di trazione, che una struttura ad elementi finiti non potrebbe in alcun modo controllare, garantendone pertanto un’elevata resistenza alle sollecitazioni sismiche. Da qui l’opportunità di costruire in autocostruzione, secondo il modello “IKEA”, partendo da un catalogo, numerosissime tipologie di abitazione, capaci di rispondere alle più variegate esigenza della società contemporanea.
  Stato della tecnica
Nel panorama internazionale esistono numerosi prodotti che adottano specifiche soluzioni i cui effetti generano implicazioni simili a quanto descritto dal presente brevetto ma, nessuno di essi affronta e risolve il problema della costruzione ad elementi finiti (tecnica a blocchi murari) A fronte di una tradizione costruttiva tipicamente mediterranea a blocchi litici e a coperture voltate, atte a comporre una assoluta continuità formale dello spazio, sino ad oggi l’unica soluzione tecnica impiegabile per la nuova costruzione nonché per la stabilizzazione e per il recupero di antichi edifici in muratura è stata quella del rinforzo con telai cementizi o tirantature in acciaio. Allo stesso tempo, la tecnica costruttiva attuale presenta un elevato numero di brevetti e soluzioni a più immediata applicazione industriale, basati sull’uso di sistemi di costruzione modulari autoportanti con o senza additivi. Tra questi si possono riconoscere due principali famiglie di prodotti: a) Componenti assemblati e giuntati a formare il sistema murario. I componenti brevettati sono di varia dimensione e forma geometrica. Il sistema di giuntaggio prevede, normalmente, sistemi con tiranterie o accoppiamenti meccanici di forza. Il sistema murario può essere costituito da uno o più pannelli preformati in metallo e materie plastiche, la cui parte resistente/strutturale è assicurata da frame metallici. Gli altri materiali, mattoni/brick, con varie proprietà di isolamento vengono applicati con montaggi, normalmente, meccanici e variamente articolati. I sistemi di giuntaggio/accoppiamento per assicurare tra loro i mattoni/brick sono di due tipi: a seraggio meccanico, attraverso elementi rigidi e resistenti (tipicamente in acciaio, quali bulloni o elementi filettati o piastre); forma stessa del brick che consente di avere tasche/spazio apposite per sistemi di sigillatura chimica o sistemi di incollaggio di tipo tradizionale. b) Sistemi murari composti da unica pannellatura autoportante. Sistemi in cui il muro è costituito da sistemi strutturali autoportanti, su cui vengono montati mattoni attraverso vari sistemi di ritenuta dello stesso mattone. Il sistema autoportante può essere costituito in vario modo: pannelli o barre assemblate tra loro, progettate per supportare altri elementi (quali mattoni o mattonelle); sistemi di pannellatura autoportante interamente prefabbricati, assemblati e montati in cantiere e resi solidali da una colata in opera secondo dimensioni e forme del muro che si sta realizzando. Non esiste dunque sul panorama dei prodotti per costruzione una soluzione tecnica affidata alla reintroduzione in chiave moderna dei tradizionali blocchi da costruzione che affronti e risolva, contemporaneamente, la questione della resistenza simica, dell’eco-sostenibilità dei materiali, dell’interconnessione continua dei blocchi.
  Invenzione
Il blocco presenta caratteristiche dimensionali variabili in base alla parte di costruzione e al nodo tecnico che è chiamata a comporre (basamento, attacco a terra, elevato, coronamento, volte, chiusure, …), e ha dimensioni che consentono una un’elevata manovrabilità d’uso e una elevata performance strutturale del blocco/muro/volta che, in questo modo, assume un comportamento più omogeneo rispetto ai carichi di compressione e riduce i rischi di ribaltamento del blocco in fase di montaggio (non richiedendo pertanto opere di banchinatura, puntelli o ponteggi). Il blocco è composto da tre strati ognuno intervallato da uno strato isolante sottile, di circa 2-3 cm, con possibile caratteristica di compressione. Lo strato più esterno (circa 8 -10 cm), compone l’involucro esterno dell’edificio ed è costituito di pietra calcarea ricomposta (proveniente direttamente da cicli di recupero- materia prima seconda). Lo strato intermedio (circa 20 cm), assolve al ruolo strutturale della sezione muraria. E’ in cemento alleggerito derivato da vagli e processi di riciclo e la sua miscela presenta, al proprio interno, componenti plastiche (gomme, …) atte a conferire alla miscela e al successivo componente, specifiche caratteristiche elastico/flessionali. Lo strato più interno (circa 12-15 cm), è costituito da materiali laterizi ricomposti in impasto alleggerito ed è destinato a garantire l’attrezzabilità delle pareti interne (fissaggio di quadri, mobili, …), ad ospitare gli impianti (idrico-fognari, elettrici, …) e ad essere dipinto. Ogni strato del blocco presenta una superficie interna dentellata in modo da consentire un appoggio-incastro aperto tra le superfici e favorirne un maggiore attrito in fase di esercizio. I tre starti del blocco vengono quindi serrati meccanicamente mediante due placche metalliche, disposte nel mezzo dei due stati più esterni, interconnesse da ferri passanti successivamente bloccati da forchette verticali. La struttura di questi agganci è tale da consentire in seguito al decadimento del blocco o, comunque, dopo la sua rimozione, di rimuovere le forchette verticali del blocco e separare perfettamente tutti gli strati/materiali che compongono il blocco per indirizzarli verso muovi processi di riciclo. Per la medesima condizione, anche in caso di decadimento di uno dei singoli strati del blocco, è possibile ricorrere all’estrazione dell’intero blocco dal partito murario (previa messa in scarico della parete, al solo fine di ridurne l’attrito derivato dalla mutua compressione dei blocchi) ed alla sostituzione del singolo strato ammalorato. Lungo le facce di contatto superiore ed inferire del blocco, ad esclusione della sola fascia definita dalla struttura portante, compare un giunto plastico che ha il ruolo di assorbire le eventuali tensioni strutturali/deformazioni indotte, in fase di messa in carico e di sollecitazioni differenziata della struttura muraria, negli strati meno resistenti del blocco. Il blocco è predisposto da agganci meccanici che permettono l’adozione di una tecnica di assemblaggio a secco e mediante elementi prefiniti e consentono: a) l’auto-portanza dei blocchi già in fase costruttiva (evitando ponteggi, e sostegni intermedi); b) l’ottenimento, ad ultimazione della scatola muraria, di una gabbia strutturale che conferisce estrema elasticità alla struttura mettendola in grado di resistere a condizioni estreme di stress strutturale (sisma), legando tutti i blocchi (e le singole parti dell’edificio) tra loro e superando, pertanto, le limitazioni tipiche delle costruzioni tradizionali in muratura continua; c) un’elevata rapidità di montaggio ed esecuzione delle opere di cantiere, con una importante contrazione dei tempi di cantierizzazione; d) una ridottissima possibilità d’errore in fase di montaggio (i blocchi non sono simmetrici e non sono intercambiabili e, peraltro, vengono differenziati per coloritura della parte interna del blocco in rapporto alla specifica parte dell’edificio che devono comporre e alla natura degli strati che compongono il blocco). Gli agganci posti sui lati opposti del blocco (superiore/inferiore e laterale destro/laterale sinistro) sono interconnessi da una struttura metallica di supporto che viaggia in un apposito condotto ricavato all’interno dello strato resistente centrale del blocco in cemento alleggerito. Tale struttura inizia a lavorare sin dall’aggancio dei singoli blocchi consentendo l’auto portanza dei blocchi stessi in fase di edificazione.
  TitolaritàPolitecnico di Bari
  Proprietà industrialeBrevetto in Europa n. EP20130731157 20130502; Brevetto in Canada n. CA20132911100 20130502;
  E-mail di contattoantonella.palermo@poliba.it
  TagsBlocchi policomposti per l'edilizia, housing social, riciclo materiale edilizia, assemblaggio a secco, auto-portanza, costruzioni.
  Vantaggi
L’invenzione si riferisce ad un componente elementare/blocco per costruzioni ad uso civile che ha caratteristiche di: a) minimo impatto ambientale (che in fase avanzata di prototipazione mira ad impiegate una percentuale stimata in circa il 60% di materiale riciclato o riutilizzato), b) elevata resistenza strutturale (anche in zone sismiche), c) possibilità di connessione “automatica” e “a secco” tra i singoli blocchi, d) totale assenza di strutture, parti o elementi gettati in opera, e )elevata leggerezza e maneggevolezza (peso massimo stimato intorno a 8-12 kg) che consente al blocco di essere facilmente movimentato in fase di costruzione senza impiego di sistemi di supporto e sollevamento f) resistenza agli urti durante il montaggio (robustezza nella pratica costruttiva) g) semplice assemblabilità con attrezzi di uso ordinario e con manodopera non specializzata h) possibilità di autosostegno dei blocchi in fase costruttiva (soprattutto per quanto concerne archi e volte che possono essere montati in totale assenza di banchinature) g) elevate caratteristiche fisico-tecniche, h) flessibilità di aggregazione (utile per ottenere sistemi abitativi altamente diversificati), i) facilità di impiego in processi di realizzare unità abitative in auto-costruzione e particolarmente utile in caso di interventi di edilizia sociale e/o di interventi d’urgenza in casi di calamità naturali. l) possibilità di smontaggio e rimontaggio dell’intero edificio (o di parti di esso) attraverso il totale reimpiego dei blocchi iniziali e di modifica parziale dell’unità abitativa iniziale (flessibilità distributiva delle unità abitative e possibilità di incremento delle volumetrie degli spazi abitativi) m) facilità di smontaggio e di disaggregazione dei singoli componenti materici del blocco e, dunque, per quanto possibile, “intelligente” nella fase finale del proprio ciclo di vita. n) alloggiamento facilitato di elementi di servizio (impianti idrico-fognari, tubazioni, cavi, sensori, ecc) con elevata ispezionabilità e manutenibilità in fase di esercizio dei medesimi impianti La sommatoria di tali condizioni/vantaggi e, soprattutto, la predisposizione di un sistema di attacchi che gli consentono il raggiungimento di una stabilità statica mai raggiunta da strutture ad elementi finiti montati a secco, rendono tale blocco assolutamente innovativo per contenuti tecnici e per soluzioni costruttive adottate.
  Applicazioni
a) housing sociale: soprattutto in Italia è bloccato da numerosi anni e dovrà in breve tempo trovare risposte rapide, economiche e performanti al bisogno sociale di nuova qualità abitativa. La tecnica costruttiva proposta risponde perfettamente alle esigenze delle politiche abitative sociali a basso costo (housing sociale e processi di autocostruzione e/o di costruzione sovvenzionata/agevolata) b) in generale nell’ edilizia recuperando i rifiuti da costruzione e demolizione e riducendo il loro impatto. L’elevata componente di materiali riciclati impiegati per la composizione degli strati del blocco nonché la pressoché totale ulteriore riciclabilità dei componenti del blocco (a fine ciclo vita) può consentire di usufruire degli incentivi erogati da molti comuni italiani nel caso in cui si usi una quota di materiali riciclabili per la realizzazione dell’edificio. Inoltre, la piena rispondenza ai parametri della legislazione nazionale/europea in materia di resistenza sismica e di prestazioni energetiche sia del blocco, sia dell’edificio (possibile acquisizione di certificazione energetica da parte del sistema costruttivo) costituiscono le basi fondamentali dell’affermazione commerciale di questo prodotto/tecnica costruttiva.
  Stadio di sviluppo
L’invenzione ha superato lo stadio sperimentale e si avvicenda alla fase di verifica pre-prototipale (modellazione infografica tecnico - architettonica e realizzazione tecnica in laboratorio) in cui verificare la natura degli agganci tecnici tra i blocchi e quella degli attacchi meccanici tra i singoli strati. Tale condizione che prevede un tempo di elaborazione media di un anno per la definizione del prototipo funzionante e per le prove tecniche da effettuare su di esso (prove statiche, termo igrometriche, …) , dovrebbe consentire una immissione in azienda entro un ulteriore anno. Questa tempistica è determinata dalla necessità di coinvolgimento di aziende diverse, ognuna specializzata nella costituzione delle singole sottocomponenti (produzione degli stati materici dei blocchi, degli attacchi di ancoraggio dei blocchi, delle strutture metalliche di ancoraggio, dei giunti plastici di ammortizzazione, dell’assemblaggio e della registrazione dei pezzi). In una fase avanzata del prototipo ci si prefigge di produrre i singoli strati che costituiscono il blocco attraverso l’impiego diretto di “materie prime -seconde”. Tali strati, tutti derivati da distinti cicli di riuso, nell’ambito di un processo di riciclo di materiali di discarica opportunamente vagliati e diversificati per filiere produttive (dei materiali calcarei, laterizi, legnosi, vetrosi, ferrosi e plastici), tradotti in semilavorati, e opportunamente assemblati a comporre il blocco unitario, potrebbero essere nuovamente indirizzati, al termine del ciclo di vita del blocco, verso nuovi, ulteriori, processi produttivi (materie prime terze). Tale fase di elaborazione si svilupperà con il contributo di un gruppo di ricerca interno al politecnico (tale contributo sarà orientato alla selezione di composti e corrette tipologie di materi prime seconde atte a garantire le performance richieste dal blocco) nonché di aziende interessate a comporre la filiera del riciclo, della selezione delle materie prime seconde e della loro lavorazione.
  Immagine n° 1
  Immagine n° 2
  Immagine n° 3

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