Etfe_Ptfe

ETFE Resistenza (KN/m)

> 33/50 anni

Allungamento a rottura

450/600

Traslucenza

90%

Infiammabilità

Classe A

Tossicità

Si, produzione di diossina

Costo del tessuto

100 E/mq

Vita utile

> 30 anni

CARATTERISTICHE E PRESTAZIONI

L’Etfe è un fluoropolimero, ovvero un polimero (una macromolecola costituita da una catena di molecole uguali), che contiene atomi di fluoro.

La molecola di base è l’Etene, il più semplice degli alcheni, idrocarburi insaturi aventi un doppio legame covalente tra due atomi di carbonio. La sua formula chimica è C2H4.

Nei paesi industrializzati, la principale fonte di produzione dell’etene oggi è costituita dal cracking del gas naturale, del petrolio, dell'etano e di altri idrocarburi superiori e dal suo isolamento dai gas ottenuti dalla raffinazione del petrolio.

La Germania, con 2,9 milioni di tonnellate (1989) è il più grande produttore europeo di etene, seguita dalla Francia (2,5 milioni di tonnellate) e dal Regno Unito (1,9 milioni di tonnellate).

La principale caratteristica dei polimeri fluorurati, e in particolare dell’Etfe, risiede nel fatto che gran parte dei legami chimici presenti è di tipo C-F (Carbonio-Fluoro), uno dei legami covalenti a più alta energia.

Ne consegue che le molecole sono molto stabili, in grado di sopportare alti livelli di sollecitazione termica ed aggressione chimica, più di quanto riescano altri polimeri. Di contro, il loro costo spazia in un intervallo di valori molto ampio, dalle decine di migliaia di lire a qualche milione per chilogrammo. Ciò spiega perché le applicazioni dei fluoropolimeri sono ancora molto limitate: questi materiali, infatti, sono utilizzati quando nessun altro polimero è in grado di soddisfare requisiti applicativi di severità da alta fino ad estrema.

Inoltre le tecnologie produttive dei fluoropolimeri non sono alla portata di un qualsiasi operatore; solo un ristretto gruppo di società è in grado di cimentarsi nella chimica del fluoro, ove è richiesta una tecnologia di produzione avanzata.

Le possibili applicazioni di questo materiale, date le sue straordinarie proprietà sono molto ampie: rivestimenti di cisterne o tubi, isolamento di cavi, per supporti elettronici, celle di impianti fotovoltaici, come isolante acustico, in applicazioni aerospaziali e per l’industria automobilistica.

Dagli anni ‘80 viene utilizzato anche in architettura, perché permette la creazione di involucri totalmente permeabili alla luce e ai raggi UV. In particolare il suo peso estremamente basso (350g/mq), la sua alta permeabilità alla luce, la sua elevata resistenza chimica agli acidi e agli alcali, la sua completa riciclabilità, lo rendono un materiale molto valido, anche dal punto di vista economico.

Oggi sono stati realizzati circa duecento edifici, principalmente in Europa, nei quali l’Etfe è utilizzato come elemento di copertura nel tetto o come componente delle pareti verticali esterne.

Attualmente vengono realizzati circa una decina di progetti all’anno significativi come dimensione e importanza. l peso della membrana è tra 300 e 1500 g/mq.

CARATTERISTICHE:

L’Etfe è totalmente permeabile ai raggi UV: già da tempo questa sua proprietà viene utilizzata per edifici adibiti a serre e zoo.

Infatti è possibile progettare spazi coperti, che mantengano però le condizioni di illuminazione degli spazi aperti, favorendo quindi la crescita delle piante e la vita degli animali Inoltre i raggi UV permettono la crescita e il mantenimento dell’erba nei campi sportivi, e questo rende l’Etfe un materiale vantaggioso per la realizzazione degli stadi.

Numerosi test portati avanti su campioni di materiali prelevati da vecchie strutture a membrana, confermano inoltre la durabilità di questa proprietà del materiale.

L’Etfe, a differenza di altre membrane in architettura, è prodotto direttamente per estrusione, non è il risultato di una tessitura.

La mancanza del rinforzo dato da trama e ordito, rende quindi la resistenza del materiale di molto inferiore rispetto a quella di altri prodotti: il carico massimo che uno strato di Etfe di spessore pari a 250 micron può sopportare è di circa 3/5 kN/m.

Questo aspetto limita la luce massima dei cuscini e delle tensostrutture in Etfe, a meno di una struttura di rinforzo.

L’Etfe ha invece una buona resistenza a trazione: piccole rotture possono essere riparate facilmente con uno speciale foglio adesivo applicato direttamente, senza bisogno di smontare la struttura.

La trasparenza dell’Etfe è pari al 95% per un irraggiamento che va dai 400 ai 600 Nm, ovvero lo spettro della luce visibile, con una percentuale di luce diffusa pari al 12% e di luce diretta pari all’88%.

Un involucro costituito da tre strati (strato superiore di 200 micron, strato intermedio di 100 micron, strato inferiore i 200 micron), porta il livello di luce trasmessa con incidenza verticale al 70%; questo valore è ottimale per il comfort di persone, animali o piante.

Diversi tipi di stampa sulla membrana possono variare di molto la trasmissione dei raggi solari, per esempio limitando il passaggio dei raggi UV. Questo permette di progettare edifici efficienti dal punto di vista energetico e del benessere termico degli utenti.

La pellicola può anche essere prodotta direttamente con una tinta, che mantiene una certa traslucenza, variando il colore della luce trasmessa e ampliando le possibilità estetiche e progettuali.

ISOLAMENTO TERMICO E ACUSTICO

L’utilizzo di membrane in Etfe, come tensostrutture o come elementi pneumatici, garantisce un certo livello d’isolamento termico, che può essere incrementato grazie all’aggiunta d’altri strati di materiale.

E’ possibile utilizzare materiali isolanti, riducendo la trasparenza dell’involucro, nel caso di tensostrutture; oppure nel caso di elementi pneumatici è possibile inserire strati aggiuntivi di Etfe che creano camere d’aria separate.

Utilizzando strutture con membrane multistrato però bisogna fare molta attenzione agli elementi di fissaggio, in modo da evitare spifferi o ponti termici.

Un elemento di connessione infatti è costituito normalmente d diverse parti separate termicamente.

La stampa dello strato esterno della membrana, può ridurre l’energia entrante dei raggi solari, garantendo quindi un riparo dall’eccessivo calore.

Bisogna tenere conto anche del problema della condensa, che può essere evitato utilizzando un ulteriore strato inferiore isolante, che eviti che il cuscino entra a contatto con l’aria umida.

Un sistema di drenaggio deve essere predisposto anche all’interno del cuscino, per far defluire l’acqua che si crea con la condensa all’interno dei due strati.

Inoltre è fondamentale che l’aria immessa nel cuscino sia stata sottoposta ad un trattamento preliminare che l’abbia resa totalmente secca.

L’Etfe è un materiale elastico, a differenza, per esempio, del vetro, quindi i rumori prodotti all’interno dei locali non vengono riflessi, evitando fastidiosi fenomeni di riverbero o eco.

Questo garantisce un maggiore comfort acustico per gli utenti, soprattutto nel caso di coperture a cupola o tendenzialmente sferiche, per le quali l’effetto di riverbero dell’involucro verso i fuochi geometrici, porta ad amplificare molto i rumori.

Per incrementare invece l’isolamento da rumori esterni, è possibile inserire ulteriori strati di Etfe all’interno del cuscino, oppure strati di materiale isolante, che possono però ridurre la trasparenza dell’involucro.

Comportamento al fuoco L’Etfe è un materiale a bassa infiammabilità, nella categoria B1 secondo la DIN 4102; in caso d’incendio, quando i gas raggiungono la temperatura di circa 200°C, la membrana diventa più morbida, e se è in tensione a causa della pressione dell’aria interna al cuscino, il foglio si buca, lasciando uscire i gas.

Questo evita che si concentrino gas tossici all’interno dell’edificio, e che la temperatura salga ulteriormente, cosa che potrebbe provocare danni alla struttura portante.

Ad una temperatura di 275°C, la membrana si scioglie, ma non lascia cadere gocce di materiale incandescente; inoltre tende a non far propagare l’incendio, grazie ad una proprietà speciale dei composti del fluoro.

DURABILITÀ, PULIBILITÀ E MANUTENZIONE L’Etfe è una delle molecole organiche più stabili che siano state prodotte.

Se utilizzata in condizioni normali, la durata di vita garantita è di 20 anni (dati Hightex).

E’ un materiale auto-pulente, grazie alla sua particolare composizione chimica, e mantiene totalmente la sua trasparenza.

Lo sporco che si può accumulare viene normalmente portato via dall’acqua piovana, se gli elementi di connessione sono progettati correttamente. In aree poco piovose, o dove è richiesta una particolare pulizia della superficie, è possibile utilizzare detergenti ecologici tradizionali.

La membrana non necessita di particolare manutenzione.

In ogni caso è consigliata un’ispezione regolare della superficie, per evitare eventuali danni dovuti ad oggetti appuntiti.

In questo caso comunque è facilmente riparabile con speciali fogli adesivi.

Sosteniblità ambientale La membrana di Etfe è riciclabile al 100%.

Inoltre la membrana ha una massa davvero minima, dovuta al fatto che essa è estremamente sottile: 500 mq di involucro a doppio strato di Etfe per esempio, hanno una massa di circa 0.15 mq.

Il processo di produzione dell’Etfe è a base d’acqua, non richiede l’utilizzo di solventi chimici, né di derivati del petrolio, e rispetta il Trattato di Montreal, cioè non rientra nei materiali che danneggiano lo strato di ozono dell’atmosfera.

PROCESSO DI ESTRUSIONE DI FILM DEFINIZIONE DEL PROCESSO

"Con l'espressione estrusione si intende la fusione continua di materiale plastico e la sua forzatura attraverso una filiera di formatura con successivo raffreddamento per la produzione di semilavorati come profilati, lastre oppure film. Vengono usate per l'alimentazione materie plastiche sotto forma di granulato, polvere o anche mescole secondo formulazioni, poiché molte attrezzature di estrusione possono assolvere anche compiti di compoundizzazione."

(Saechtling, 2006) ESTRUSIONE FILM Prima che i granuli siano immessi nella macchina per estrudere, vengono essiccati in un deumidificatore per diverse ore alla temperatura di 115°C per evitare la formazione di bolle quando più tardi verranno riscaldate.

Gli scarti del materiale prodotto, o il materiale riciclato possono essere mescolati in questa fase di produzione.

Ci sono poi due processi di colorazione possibili: i granuli possono essere colorati direttamente in fase di confezionamento, oppure ai granuli di Etfe si mescolano granuli di pigmenti che si fondono durante l’estrusione.

Nella prima fase d’estrusione, i termoplastici vengono sciolti per sfregamento contro la superficie della vite di metallo.Nella seconda fase, il materiale viscoso è ulteriormente deumudificato in ambiente sottovuoto a 250°C e poi grazie alla zona ad alta pressione è filtrato attraverso un fine setaccio (diametro da 40 a 80 micron).

“Il fuso, sotto forma di film, esce obliquamente verso il basso; esso viene deposto tangenzialmente su un cilindro di raffreddamento (tecnologia a cilindri di raffreddamento oppure Chill-roll). In questo caso i film possono essere stirati nella direzione di estrusione a spessori da 8 fino a 15 µm. E’ possibile uno stiramento a freddo o a caldo, uni o biassiale, con un grado di stiro particolarmente elevato, con particolari apparecchiature di stiro. Il film con un processo a due stadi viene dapprima stirato longitudinalmente fra due cilindri ruotanti a diverse velocità periferiche. Lo stiro trasversale viene effettuato nel secondo stadio: i bordi laterali del film vengono afferrati da ganasce e addotti durante il trasporto longitudinale verso l’esterno. Nel caso di stiramento biassiale simultaneo le ganasce vengono guidate verso l’esterno e contemporaneamente, ad aumentata velocità, nella direzione di marcia. Mediante lo stiro e un postrattamento termico (termofissaggio) vengono migliorate la resistenza meccanica, la trasparenza, la densità di permeazione, la resistenza alle basse temperature e il comportamento elettrico.” (Saechtling, 2006) A film formato un secondo estrusore più piccolo può venire aggiunto per rivestire il materiale di base con strati sottili di un altro materiale, nel processo chiamato di “coestrusione”.

Questo processo è utilizzato, ad esempio, per realizzare pellicole che abbiano anche strati di protezione dai raggi UV. Questo adattatore è a sua volta attaccato ad ugelli che danno la forma al materiale semilavorato. I fogli singoli, doppi o multipli, a seconda del numero degli strati, vengono realizzati in base alla forma dell’ugello, e sono poi eventualmente rivestiti e tagliati.

I prodotti semilavorati possono ancora essere trattati con stampa, rivestimenti metallici, diversi tipi di trattamento delle superfici.

Film soffiati Per i film in ETFE possono essere usati i processi termoplastici di estrusione convenzionali. La lavorabilità termoplastica del ptfe è infatti notevolmente migliorata aggiungendo una percentuale di etilene del 25% circa. Rispetto ai comuni termoplastici, è necessario adottare una velocità di estrusione inferiore, poiché è più bassa la soglia critica della velocità di scorrimento del polimero fuso, limitata da problemi di "melt fracture".

I film, utilizzati per coperture trasparenti di lunga durata, vengono lavorati per soffiatura “mediante filiere anulari con perimetro del tubolare fino a 16 metri e spessori da 10 a 300 µm. Nelle teste a canotto il fuso lambisce un mandrino fissato nella camera; il relativo canale viene conformato in modo da in modo da ottenere un flusso uniforme in direzione assiale. La cordonatura di saldatura non evitabile alla parte posteriore del mandrino viene evidenziata perciò nel prodotto estruso. Questo è anche il caso, in minore misura, delle teste a canotto. Mediante il successivo inserimento di piastre forate, oppure impiegando distributori elicoidali, si possono evitare queste cordonature. All’uscita del fuso dalla fessura anulare, il film viene soffiato mediante aria portante al diametro desiderato del tubolare e, dopo il passaggio in un percorso di raffreddamento, reso piano mediante particolari apparecchiature ed avvolto.” (Saechtling, 2006)

PROCESSO DI FINISSAGGIO CON STAMPA DEFINIZIONE DEL PROCESSO Per finissaggio di un tessuto tecnico si intendono quelle operazioni di trattamento superficiale che rifiniscono il tessuto rivestito (materiale di base più rivestimento primario) migliorandone proprietà quali la resistenza agli agenti atmosferici, la facilità nelle operazioni di pulitura, la qualità estetica.

STAMPA Tra le lavorazioni di finissaggio, la realizzazione di stampe sulle membrane può determinare sia un accrescimento della qualità estetica delle stesse che renderle supporto informativo (con messaggi di testo o grafici, loghi, etc.).

Per coperture in film in ETFE, questi risultati possono essere raggiunti congiuntamente al miglioramento delle prestazioni energetiche: i film in ETFE, solitamente trasparenti, possono essere stampati creando effetti grafici con colori e stampe in positivo/negativo; gli effetti positivo/negativo sono sfruttati per migliorare le prestazioni termiche delle membrane, permettendo di variare la risposta degli involucri in funzione delle variazioni di luminosità esterna.

Ad esempio, si vedano le soluzioni adottate per gli interventi Festo Headquarters, Esslingen Stuttgart, Germany e Solarlux Showroom, Bissendorf, Germany in cui un ombreggiamento dinamico è ottenuto attraverso stampe in positivo/negativo su due degli strati di un sistema a tre fogli in ETFE confezionati in cuscini pneumatici: il semplice cambio di posizione degli strati modifica la trasparenza del sistema.

Il range di trasparenza del sistema è una specifica del progetto. Negli esempi riportati si va da una variazione di trasparenza tra il 5% e 65% (Festo Headquarters) ad una tra il 45% - 85% (Solarlux Showroom).

Processo di taglio - patterning e fitting DEFINIZIONE DEL PROCESSO “Le membrane vengono prodotte in teli, avvolti su rulli standard generalmente di 1,50 m. Per realizzare la tipologia voluta è quindi necessario tagliare e unire diversi teli, secondo le specifiche di progetto e in modo da minimizzare gli sfridi, calcolare i punti di giunzione in modo che le caratteristiche della membrana non presentino discontinuità tali da pregiudicare la durata dell’opera, tenere conto dei diversi valori di resistenza dell’ordito e della trama.” (Hoepli, 1999) Il taglio dei teli è preceduto da una fase preparatoria di generazione di modelli di taglio (patterning) e di disegni di assemblaggio (fitting).

Pattering e fitting “I modelli di taglio sono forme bidimensionali che, quando assemblate insieme e sottoposte a forze di pretensione, producono la superficie tridimensionale prevista. Nella progettazione dei modelli di taglio devono essere soddisfatti molti requisiti, che sono legati sia ad aspetti fisici che architettonici.

Il primo punto da considerare è l’orientamento dell’armatura del tessuto in relazione agli sforzi principali che interessano la membrana e, subito dopo, gli aspetti economici legati alla scelta di un certo materiale.

Riguardo agli aspetti architettonici formali, è chiaro che il ritmo imposto dalle linee di giunzione svolge un ruolo importante sulla percezione della forma della membrana a doppia curvatura e tale qualità può essere sfruttata per ottenere un buon effetto spaziale complessivo.” (Forster, Mollaert, Zanelli, 2007) La preparazione accurata dei modelli di taglio e i disegni di assemblaggio è effettuata in funzione della tolleranza indicata dalle specifiche di progetto. Le apparecchiature tecniche necessarie (EDP, programmi di taglio CAD/CAM) devono essere utilizzate con il supporto di ingegneri altamente specializzati.

“I valori di compensazione da applicare ai modelli di taglio dovrebbero essere determinati attraverso test biassiali realizzati in funzione di carichi risultanti da analisi strutturali ingegneristiche. … La larghezza dei giunti va determinata da un test di resistenza uniassiale a breve termine, usando attrezzature tarate ad hoc. I set di campioni devono essere testati alle temperature sia di 23°C che di 70°C. I test dovrebbero essere applicati sia all’ordito che alla trama in accordo con gli standard vigenti. I requisiti di resistenza dei giunti derivano da specifici calcoli realizzati in fase di progettazione. Di solito si usa come valore base una certa percentuale della resistenza standard del materiale tipo.

Per ottenere una produzione priva di difetti, i modelli di taglio e i disegni di assemblaggio devono essere forniti con tutte le informazioni richieste per ciascun dettaglio (fig.2). I disegni dovrebbero includere riferimenti incrociati a tutti i componenti, per esempio corde, cavi, elementi in acciaio etc. affinché possano

essere connessi a ciascun pannello.

I progetti devono essere provvisti di note dettagliate, quote e tolleranze necessarie per assicurare la qualità del monitoraggio. Nella preparazione di questi disegni deve essere assicurato che ciascun modello possa essere tagliato dal rotolo come pezzo intero. Non è permessa la suddivisione di un singolo modello in pezzi più piccoli.

Contemporaneamente ai modelli di taglio, devono essere preparati disegni di assemblaggio per gli accessori di chiusura e di collegamento tra la membrana e la struttura di supporto.” (Forster, Mollaert, Zanelli, 2007) Esecuzione del taglio “I singoli pezzi possono essere tagliati a mano usando temperini rigidi o attraverso laser comandati da macchine computerizzate.

Durante il taglio la superficie del materiale deve essere monitorata per localizzare zone che presentano imperfezioni. Queste parti difettose devono essere eliminate in modo tale che non vengano usate nuovamente.

Un pannello campione dovrebbe essere conservato per confermare da un lato la correttezza dimensionale di ciascun pezzo, e dall’altro per registrare le tolleranze dello spessore del rivestimento, la dimensione e la posizione dei nodi di tessuto, le più piccole variazioni cromatiche etc. Questa procedura dovrebbe essere completata con l’indicazione del rullo corrispondente e del numero della partita, così da assicurare una precisa rintracciabilità nel caso in cui appaiano in futuro dei difetti.

I singoli pezzi di tessuto dovrebbero essere contrassegnati con appositi marchi, seguendo lo schema distributivo del pannello, così da essere collocati correttamente all’interno del pannello stesso.” (Forster, Mollaert, Zanelli, 2007) Taglio laser “Il taglio laser viene oggi adottato in differenti settori industriali ed artigianali per la lavorazione di una molteplicità di materiali base o loro succedanei, tra i quali legno, tessuto, carta, plastiche, metallo, etc.

I vantaggi di questa tecnologia sono: l’elevata produttività, l’accuratezza di realizzazione, l’assenza di contatto tra utensile e pezzo, l’elevata velocità e ripetibilità di processo, la flessibilità, riduzione degli scarti di produzione e per ultimo ma non meno importante il contenimento dei costi di esercizio.” (SEI spa) Come esempio dei macchinari per il taglio laser, segue la descrizione, fornita dall’azienda, di un modello della SEI spa.

“Mercury (fig 1 e 2) è un innovativo sistema di taglio per materie prime in lastra e rotolo (plastiche, cuoio, pelle, legno, tessuti, metallo ecc.), semilavorati o prodotti finiti.

Progettato per una sicura lavorazione laser grazie alla chiusura in "CLASSE 1" anche su grandi aree di lavoro (1620 x 3080 mm.), unisce un'elevata accuratezza di realizzazione, flessibilità d'impiego ad una elevatissima produttività, grazie all'impiego di motori lineari.

L'impiego delle ormai collaudate sorgenti laser sigillate CO2, garantisce un elevato grado di affidabilità, qualità, stabilità e durata nel tempo della potenza laser installata (10.000÷15.000 ore), a bassi costi di gestione e manutenzione.

Mercury può essere attrezzato con srotolatore automatico e "conveyor" o con piani a doppio pallet per carico e scarico dei materiali. Disponibile anche sistema con telecamera CCD per il taglio/contornatura di materiali stampati con riferimento del "crocino di registro stampa"., Il cuore di Mercury, è il nuovo sistema di controllo gestito dal potente ed intuitivo SW CAM " ICARO ", sviluppato da SEI per rendere più rapido e professionale l'utilizzo del sistema.” (SEI spa)

PROCESSO DI GIUNZIONE CON FORMATURA DI CUSCINI DEFINIZIONE DEL PROCESSO Le giunzioni rappresentano il collegamento lineare tra pannelli di membrana adiacenti.

“I più comuni sistemi di giunzione strutturale dei teli sono la cucitura, la saldatura, l’incollaggio o anche sistemi misti come cucitura/saldatura.

Per unire le membrane con altri elementi strutturali (ad esempio cavi metallici di ancoraggio) sono anche utilizzati collegamenti meccanici (morsetti, graffe, FORMATURA CUSCINI Membrane di tessuto tecnico possono essere tagliate e sovrapposte in più strati giunti ai bordi; tra i diversi strati viene quindi effettuato il gonfiaggio pneumatico che porta alla formazione di cuscini chiusi, isolati ed a pressione costante.

Possono essere interposte anche più camere d’aria, tra loro separate, aumentando così l’isolamento termico del cuscino: nelle camere d’aria separate, infatti, il movimento convettivo dell’aria è inferiore a quello che si verificherebbe all’interno di un’unica camera d’aria.

I cuscini pneumatici sono comunemente costituiti da membrane in poliestere / PVC, ma possono essere realizzati anche completamente trasparenti, usando film in ETFE (fig.1).

Cuscini in ETFE “Gli elementi possono essere stabilizzati attraverso una sovra-pressione leggera tra gli strati individuali.

Gli elementi gonfiati prevengono la perdita di trazione nella copertura. Inoltre le camere d’aria provvedono a dotare il sistema di copertura di elevate proprietà di isolamento termico. Comunque, il sistema non influisce sulle proprietà strutturali, come nel caso delle strutture pneumatiche per le quali una caduta nella pressione interna provocherebbe il collasso della struttura.

I fogli in ETFE possono essere molto sottili (da 0.1 a 0.2 mm) dotando comunque il sistema di copertura

trasparente di un’alta resistenza data dalle notevoli proprietà meccaniche del materiale.

Il rigonfiamento del cuscino rispetto al livello neutro di assemblaggio può essere circa del 10% della lunghezza di ogni elemento.” (Foiltec)

PROCESSO DI INSTALLAZIONE: FASE DI IMBALLAGGIO E TRASPORTO DEFINIZIONE DEL PROCESSO

L’installazione delle membrane tensili, insieme agli altri elementi che costituiranno l’edifico, conclude la prima macrofase del processo edilizio (il processo attuativo) portando ad ultimazione l’intervento e rendendo utilizzabile l’organismo edilizio. A questa macrofase seguirà quella gestionale (lungo tutto l’arco di vita dell’edificio stesso). All’interno del processo di installazione includiamo le fasi di imballaggio della merce e trasporto in cantiere, quella di assemblaggio (installazione in senso stretto) e quella di collaudo.

Imballaggio e trasporto Il trasferimento delle membrane confezionate dal produttore agli installatori comprende le operazioni di imballaggio nel sito produttivo e quelle successive di trasporto. La fase di imballaggio deve essere direttamente preceduta da un’ispezione del materiale da inviare, con relativa stesura di rapporto. Il controllo deve essere effettuato anche sullo stoccaggio della merce perché potrebbe determinare delle variazioni nelle caratteristiche delle membrane confezionate.

“Prima dell’imballaggio dovrebbe essere predisposto un rapporto sul confezionamento della struttura a membrana, così da poter più facilmente procedere con l’ispezione finale. In questa fase, necessitano di essere controllate le dimensioni minime dei pannelli, così come la lunghezza delle saldature dei bordi e dell’ingombro di trasporto. In più, devono essere controllate tutte le misure specificate durante tutta la pianificazione del lavoro. …

Bisogna considerare che possono verificarsi significativi ritiri di porzioni saldate di tessuto in fibra di vetro/ptfe quando i materiali siano stati temporaneamente immagazzinati a basse temperature. Il ritiro può essere recuperato ma devono essere fissate tolleranze più alte.

Una ispezione visiva prima dell’imballaggio assicura che la membrana sia priva di eventuali danni meccanici, pulita da fluidi impregnanti e coloriture improprie, e che tutti i rinforzi e i giunti siano correttamente saldati. “ (Forster, Mollaert, Zanelli, 2007) Tutti i documenti che riportano i risultati delle verifiche effettuate durante l’intero ciclo produttivo dovrebbero essere inclusi nei documenti di progetto e conservati fino alla fine del periodo di garanzia dell’edificio.

“I singoli elementi della membrana devono essere confezionati in accordo con le istruzioni di imballaggio (piani di piegatura, specifiche sui marchi, tipo di imballaggio, piano di trasporto) in modo da evitare qualsiasi danno e da facilitare la loro identificazione in situ.

Per evitare qualsiasi sfregamento durante il trasporto, ciascun componente preassemblato della membrana deve essere imballato con un rivestimento in poliestere/pvc, o qualsiasi altro materiale protettivo, e deve essere marchiato in modo visibile per facilitare l’identificazione in cantiere.”

Tutti gli elementi vanno controllati, marchiati individualmente e imballati nei contenitori per le spedizioni. Per evitare possibili danni, elementi quali cavi o supporti vanno separati dalle membrane.

Particolare attenzione deve essere posta nelle operazioni di movimentazione, piegatura e imballaggio delle membrane in vetro/ptfe a causa della elevata fragilità alla piegatura delle stesse. Questa precauzione assume ancora più rilevanza quando si usano materiali con fibre di 4 micron o superiori. Quando la piegatura è richiesta per ragioni di trasporto, è di estrema importanza inserire strati cuscinetto di schiuma o gomma Le membrane imballate non devono essere pressate né in deposito né durante il trasporto in treno o in autocarro. Nel trasporto vanno introdotti strati distanziatori anche tra i diversi imballaggi e lo spedizioniere non deve eccedere nel carico.” (Forster, Mollaert, Zanelli, 2007)

PROCESSO DI INSTALLAZIONE: FASE DI ASSEMBLAGGIO ASSEMBLAGGIO L’assemblaggio avviene in conformità al piano di assemblaggio messo a punto in fase progettuale tenendo conto sia dei dettagli strutturali e delle connessioni che delle possibili condizioni di posa in opera (manipolazione del materiale, condizioni del sito, condizioni atmosferiche prevalenti) e degli eventuali slittamenti o rotazioni di alcuni punti durante il montaggio stesso.

Durante il montaggio della struttura è essenziale rispettare le regole di sicurezza del cantiere ed equipaggiare tutti gli operatori con gli appropriati dispositivi di sicurezza individuali.

Prima di procedere con il montaggio il personale, con un buon livello di specializzazione, deve prendere visione di tutti i disegni esecutivi, insieme al responsabile di cantiere.

Si procede quindi con il disimballo e la contestuale verifica della completezza ed integrità del materiale, in genere posando la membrana su di un telo protettivo, rispettando le indicazioni di piegatura e dispiegamento.

“Il sollevamento richiede l’uso di pantografi o mandrini che prevengano danni dovuti a schiacciature o piegamenti. Gli accessori e le teste dei cavi che devono essere collegate a terra devono essere protetti con guaine. La membrana può essere quindi sollevata seguendo le istruzioni di installazione del supervisore, in accordo con le norme di sicurezza e in condizioni atmosferiche opportune.

Le membrane devono essere innalzate e fissate il più velocemente possibile per prevenire eventuali danni durante la fase iniziale di cantiere. … Una membrana tesa solo in parte deve essere costantemente sorvegliata in modo che si possano prendere adeguati provvedimenti qualora le condizioni climatiche peggiorino. Il montaggio non deve essere effettuato o deve essere tempestivamente interrotto qualora dovessero svilupparsi condizioni metereologiche critiche (vento oltre 3.0 – 10.0 m/s, temperature inferiori ai 5°C, pioggia incessante, etc.).

Ciascun elemento della membrana già innalzato deve essere adeguatamente fissato.

La membrana deve essere messa in tensione in accordo con le indicazioni contenute nei piani di montaggio e nei calcoli strutturali. I punti di aggancio dei martinetti, l’entità e le forze di tensione devono essere scelti in funzione del metodo di montaggio. Questo potrebbe richiedere un adattamento alle condizioni meteorologiche locali. Specialmente per tessuti in fibra di vetro/ptfe le tensioni devono essere applicate in funzione degli stati di allungamento del materiale.

Durante la fase di montaggio, devono inoltre essere prese alcune precauzioni per evitare danni quali corrosione degli elementi in acciaio già installati.” (Forster, Mollaert, Zanelli, 2007) Processo di installazione: fase di collaudo Collaudo Ultimata l’opera, il committente richiede che questa sia controllata e certificata come conforme al progetto, che sia idonea all’uso, che ne sia verificata la qualità nell’esecuzione e la congruità finanziaria.

Queste operazioni che si effettuano sull’organismo edilizio, incluso gli elementi in membrana tensile, identificano il collaudo finale dell’opera.

Ma il collaudo finale è preceduto da diversi collaudi specialistici (ad esempio il collaudo statico) oltre che da una serie di controlli e prove assimilabili a veri e propri collaudi e che seguono lo sviluppo dei lavori.

Durante il montaggio delle membrane tensili, diversi sono i momenti di controllo, fin dall’arrivo delle membrane in cantiere con le relative ispezioni e verifiche di completezza ed integrità.

Prima del montaggio viene anche “controllata l’accuratezza dimensionale dei pali di supporto. A questo proposito il fornitore della struttura portante è obbligato a sottoscrivere un protocollo dimensionale al finito. Deve inoltre essere prestata grande attenzione al corretto orientamento delle piastre di connessione e delle staffe. Non ultima deve essere condotta una ispezione visiva per individuare difetti o scostamenti dai parametri stabiliti. I rapporti di collaudo devono essere conservati e dati in copia al cliente.

Durante il montaggio, devono essere condotti appropriati e continui controlli per assicurare che vengano rispettati i parametri dimensionali, che il materiale non sia danneggiato, che siano realizzate adeguate connessioni ai punti di ancoraggio e che la membrana sia pulita.

Le specifiche tecniche quali la messa in tensione dei bulloni fino a un valore di serraggio prestabilito, il fissaggio di dadi e bulloni, l’allineamento delle teste dei cavi, devono essere rigorosamente rispettate e devono essere controllate dal supervisore. Lo stesso deve essere fatto per la tenuta dei giunti.

Un diario di cantiere deve essere compilato per registrare dettagliatamente le fasi di avanzamento dei lavori e le condizioni climatiche giorno dopo giorno.

Una volta completate le operazioni di montaggio, deve essere preparato un rapporto finale per attestare che l’installazione sia stata condotta in accordo con le specifiche tecniche del progetto.

Tutti gli aspetti della lavorazione devono essere registrati comprese alcune indicazioni atte a rendere le future installazioni più efficienti e sicure. Infine, la Direzione dei Lavori deve predisporre la documentazione contrattuale prevista. Per tutte le lavorazioni che devono essere ancora completate deve essere realizzata una relazione di accettazione.” (Forster, Mollaert, Zanelli, 2007)

PTFE Vita utile

> 30 anni

Resistenza (KN/m)

84/80

Allungamento a rottura

alt

Infiammabilità

Classe A

Tossicità

Si, produzione di diossina

Costo del tessuto

100 E/mq

Traslucenza

19-38%

CARATTERISTICHE E PRESTAZIONI l ptfe, più conosciuto attraverso le sue denominazioni commerciali Teflon ®, Fluon ®, Algoflon ®, Hostaflon ®, è un polimero fluorurato scoperto casualmente all'interno di una bombola occlusa di tetrafluoroetilene nel 1938 da Roy J. Plunkett. L’azienda americana Du Pont fu la prima a produrlo in un suo impianto pilota per fornirne alcune quantità all'esercito statunitense affinché fosse impegnato nella costruzione della prima bomba atomica.

Il ptfe presenta una serie interessante di caratteristiche che lo avevano portato a essere considerato materiale strategico fin dagli anni Settanta. Grazie alla natura dei suoi legami chimici di tipo Carbonio-Fluoro è caratterizzato da completa inerzia chimica per cui non viene aggredito dalla quasi totalità dei composti chimici, è assolutamente insolubile in acqua e in qualsiasi altro solvente organico, possiede ottime qualità elettriche, di resistenza al fuoco, è caratterizzato da un coefficiente di attrito molto basso, è antiaderente.

Il legame del tipo C-F (Carbonio-Fluoro) è di tipo covalente cioè caratterizzato da più alta energia rispetto agli altri legami. Le molecole sono molto stabili e quindi in grado di sopportare alti livelli di sollecitazione termica e di aggressione chimica.

Queste caratteristiche assumono ulteriore importanza se si considera che si mantengono praticamente inalterate in un campo di temperature comprese tra gli-80 e i 250°C. Il ptfe è un polimero termoplastico, ovvero può essere fuso e solidificato più volte.

A temperatura ambiente la sua struttura è cristallina, scaldato a 327°C si trasforma in una resina amorfa semiliquida, facilmente modellabile per iniezione o estrusione.

A circa 500°C si decompone liberando una gamma di gas fluorurati tossici. Non presenta però alcun rischio di tossicità finché viene mantenuto a temperature inferiori ai 200°C e non richiede pertanto accorgimenti particolari per il suo impiego quotidiano.

In ambito architettonico, il tessuto in Politerefluoroetilene (ptfe) oggi sta assumendo un ruolo sempre più di rilievo per l’unicità delle sue prestazioni e per la sua caratterizzazione estetica che supera gli attuali prodotti spalmati presenti sul mercato.

Il tessuto, nella sua forma espansa, è attualmente commercializzato dalla Gore sotto il marchio Tenara, prodotto nato da una operazione di trasferimento tecnologico dal campo dell’abbigliamento sportivo verso il settore architettonico del tessuto Gore-Tex scoperto nel 1970 ad opera di Bob e Vieve Gore.

Il processo di espansione del ptfe conferisce al materiale una struttura microporosa che permette la traspirazione del vapore e contemporaneamente la totale impermeabilità all’acqua e all’aria. La combinazione di caratteristiche di morbidezza e alte prestazioni del tessuto Gore Tex è ottenuta grazie all’utilizzo di membrane multicomponenti costituite dall’accoppiamento mediante cucitura di due o tre strati di tessuto con caratteristiche altamente specializzate.

Il tessuto Tenara, rappresenta oggi l’ultima frontiera delle membrane per tensostrutture offrendo prestazioni di elevata durabilità, resistenza, flessibilità e facilità di pulitura non confrontabili con gli attuali prodotti presenti sul mercato. Il tessuto si configura come una membrana monocomponente costituita al 100% di ptfe ad alta resistenza spalmato in ptfe. La presenza di un solo materiale permette una maggiore facilità e governabilità del processo produttivo snellendo il numero degli operatori coinvolti nella fornitura dei prodotti di base e facilitando le fasi di riciclaggio del prodotto a fine vita.

Il tessuto, sfruttando le caratteristiche intrinseche del polimero, si configura circa quattro volte più resistente di quelli in poliestere/pvc e due volte più resistente di

di quelli in vetro/ptfe anche in presenza di condizioni atmosferiche estreme.

La particolare traslucenza del materiale permette una trasmissione della luce solare di circa il 40%, contro il 13% dei tessuti spalmati in pvc e il 25% di quelli in vetro/ptfe.

COMPORTAMENTO AL FUOCO Il materiale non è infiammabile e non supporta la fiamma in ambienti che contengono quantitativi di ossigeno inferiori al 95% come dimostrato dai numerosi test internazionali di infiammabilità eseguiti sui provini. Il materiale è stato testato, con risultati eccellenti, dai seguenti test di infiammabilità : ASTM E84, ASTMJ E108 NFPA 701(Stati Uniti), BS 476 Parte 3, Parte 5, Parte 6, Parte 7 (Gran Bretagna), NF P 92-503 M1 (Francia), DIN 4102 B1/A2 (Germania).

A differenza del pvc, il ptfe non necessita dell’aggiunta di plasticizzanti, stabilizzanti e catalizzatori per migliorare le sue proprietà, inoltre è privo di cloro e non contribuisce all’aumento del buco nell’ozono, è innocuo al contatto con la pelle e inodore. La sua resistenza , durabilità e la sua facile riciclabilità contribuiscono a ridurre l’impatto ambientale e le operazioni di manutenzione e pulizia.

Lavorazione: L’estrema resistenza e inerzia del prodotto rendono più difficili le operazioni di lavorazione e saldatura necessarie per la realizzazione delle membrane per tensostrutture. Il prodotto deve essere specificamente trattato in corrispondenza delle linee di saldatura per permettere una migliore aderenza. Il processo di saldatura a caldo avviene in due fasi. La prima consiste nella pulitura del supporto in modo che tracce di polvere o grasso compromettano la buona riuscita della saldatura.

L’operazione di pulitura avviene solitamente utilizzando specifiche sabbie abrasive e deve essere condotta con grande attenzione per non rovinare i bordi del telo che si consiglia di ricoprire con un nastro protettivo. La fase di saldatura avviene mediante la sovrapposizione dei lembi di tessuto con l’interposizione di un film dello stesso materiale che viene scaldato a circa 230°C e sottoposto ad una pressione variabile tra 35 e 103 KPa per un intervallo di tempo di 20-90 sec.

La difficoltà di lavorazione e il costo elevato del tessuto, (circa 80-100 euro/mq, 10 volte più alto di un tessuto in poliestere/pvc) fanno sì che queste membrane incidano per una quota molto bassa sul volume di mercato, anche se si tratta di prodotti di alta qualità e adatti soprattutto ad applicazioni in cui sia richiesta una lunga durata.

PROCESSO DI ESTRUSIONE DI FIBRE DEFINIZIONE DEL PROCESSO "Con l'espressione estrusione si intende la fusione continua di materiale plastico e la sua forzatura attraverso una filiera di formatura con successivo raffreddamento per la produzione di semilavorati come profilati, lastre oppure film. Vengono usate per l'alimentazione materie plastiche sotto forma di granulato, polvere o anche mescole secondo formulazioni, poiché molte attrezzature di estrusione possono assolvere anche compiti di compoundizzazione."

(Saechtling, 2006) Le fibre in PTFE espanso sono prodotte attraverso un processo di riscaldamento e stiramento rapido che da luogo ad un materiale microporoso molto resistente.

PROCESSO DI TESSITURA AD INTRECCIO DEFINIZIONE DEL PROCESSO “I tessuti di base sono generalmente realizzati inserendo i fili di trama tra due strati di fili di ordito, a 90° rispetto ai fili di ordito, seguendo una costruzione disegnata dal numero di fili per cm e un modello di tessitura.

I modelli di tessitura principali usati per le membrane sono la tessitura semplice oppure la tessitura a cesto (o panama) L’increspatura è minore nella tessitura panama.” (Forster, Mollaert, Zanelli, 2007) “La struttura intrecciata blocca i filamenti dell’ordito e della trama conferendo stabilità al materiale.

I filamenti della trama e dell’ordito non sono completamente distesi ma, nel sovrapporsi alternativamente, si incurvano, dando forma alla cosiddetta “ondulazione interscambiabile”, aumentando così la deformabilità del tessuto.

Normalmente il materiale è sempre più resistente nella direzione dell’ordito ed ha in tal senso un allungamento inferiore; infatti se si tensiona il tessuto lungo l’ordito questo subirà un allungamento proporzionale alle sue qualità elastiche, mentre nella direzione della trama si avrà non solo l’allungamento elastico ma, ancor prima, quello dovuto al recupero della inflessione delle fibre e quindi al loro “raddrizzamento”. …

Per limitare gli effetti negativi del fenomeno citato, spesso i tessuti subiscono un processo conosciuto come prestiramento (sistema prècontraint), che consiste nel caricare biassialmente il tessuto con una forza pari al 5% del valore della resistenza a trazione delle strisce, imprimendo così una deformazione anelastica, che previene i successivi rilassamenti del materiale.” (AAVV, Hoepli, 1999)

Processo di rivestimento per impregnazione DEFINIZIONE DEL PROCESSO Il rivestimento di un tessuto tecnico si ottiene accoppiando il tessuto di base - prodotto tessile in stato di semilavorato - con prodotti che ne migliorino le prestazioni in termini di resistenza alle sollecitazioni meccaniche, al fuoco ed agli agenti atmosferici, la durabilità, la manutenibilità e le qualità estetiche. I materiali di rivestimento possono essere allo stato fluido, più o meno denso (spalmatura, impregnazione), o in film (laminazione).

Impregnazione Il rivestimento in PTFE su tessuti in fibra di vetro avviene attraverso l’impregnazione del tessuto in soluzione di PTFE. Il tessuto è pulito a caldo e provvisto di un primo strato di silicone che ha la funzione di impedire la penetrazione dell’acqua nelle fibre di vetro; quindi si procede all’immersione del tessuto in un bagno di PTFE ed al suo fissaggio con l’aiuto di leganti e si procede alla sinterizzazione.

Il PTFE non può essere usato per i tessuti in poliestere poiché possiede una bassa reattività chimica ed un’alta stabilità termica con un punto di fusione è di circa 330°C (mentre il PVC, utilizzato come rivestimento per il poliestere, fonde tra i 160 e 220°C). Le fibre di poliestere non resisterebbero ad una temperatura così elevata mentre il vetro può sopportarla.

Processo di finissaggio per laccatura DEFINIZIONE DEL PROCESSO Per finissaggio di un tessuto tecnico si intendono quelle operazioni di trattamento superficiale che rifiniscono il tessuto rivestito (materiale di base più rivestimento primario) migliorandone proprietà quali la resistenza agli agenti atmosferici, la facilità nelle operazioni di pulitura, la qualità estetica.

Laccatura Attraverso la laccatura il tessuto rivestito viene finito con l’applicazione di uno strato superficiale protettivo (detto anche top coat), particolarmente resistente agli agenti atmosferici e ai raggi UV ed in grado di aumentarne la resistenza allo sporco e facilitarne la pulibilità.

“Il trattamento superficiale è specifico, in relazione alla natura chimica dei rivestimenti, in modo da permettere la giunzione e la sigillatura di pannelli di tessuto diversi (oltra alla stampa dove necessario), grazie alla compatibilità chimica dei singoli componenti.

Il rivestimento superficiale è generalmente costituito da materiali polimerici. Per tessuti in poliestere/PVC si usano materiali quali l’acrilico, il fluoruro di polivinilidene (pvdf) o il fluoruro di polivinile (pvf). Per i tessuti in fibra di vetro/ptfe si usa il fluoroetilenepropilene (fep). … … nel 2006, è stato messo a punto un innovativo sistema di laccatura, adatto per i tessuti in fibra di vetro /ptfe, a base di biossido di titanio, allo scopo di migliorare la bellezza del tessuto nel tempo.” (Forster, Mollaert, Zanelli 2007) Il processo avviene attraverso un cilindro rotante a più punti scabro, che viene imbevuto per immersione in una vasca e spalma il tessuto in movimento su rulli trasportatori.

Lacche standard acriliche. Si differenziano a seconda del veicolo che può essere acqua oppure solvente (mek). Le seconde sono le più comunemente usate, ma sono anche le più tossiche.

Lacche in PVDF: protegge il pvc da ingiallimento e attacco agenti esterni. In queste viene aggiunto un additivo per migliorarne le proprietà di resistenza. Spesso le resine vengono tagliate e corrette con additivi dalla ditta che fa la spalmatura. Solitamente si realizzano lacche ibride in acrilico e pvdf poiché troppo pvdf pregiudica la saldabilità del tessuto.

Per esempio il prodotto Rotofluo P ha un finish solo in pvdf ( difficile da saldare), deve essere quindi carteggiato prima della saldatura a caldo o ad alta frequenza.

Di solito la laccatura è trasparente e viene calandrata per conferirle lucidità. La calandra è composta di cilindri uno in gomma e uno in acciaio, che viene raffreddato per permettere l’asciugatura e il fissaggio del materiale.

Successivamente il tessuto passa attraverso due banchetti di laccatura con relativi forni che hanno la funzione di fissare il rivestimento sulle due facce del tessuto.

Al termine del processo su una bobina di accumulo di 2000m viene arrotolato il tessuto finito e timbrato con il marchio dell’azienda.

PROCESSO DI GIUNZIONE PER SALDATURA DEFINIZIONE DEL PROCESSO

Le giunzioni rappresentano il collegamento lineare tra pannelli di membrana adiacenti.

“I più comuni sistemi di giunzione strutturale dei teli sono la cucitura, la saldatura, l’incollaggio o anche sistemi misti come cucitura/saldatura.

Per unire le membrane con altri elementi strutturali (ad esempio cavi metallici di ancoraggio) sono anche utilizzati collegamenti meccanici (morsetti, graffe, occhielli etc.)” (Hoepli, 1999)

SALDATURA “Le giunzioni saldate vengono utilizzate con più frequenza rispetto a quelle cucite, per la loro intrinseca impermeabilità all’acqua e per la possibilità di eseguire specifici controlli durante la loro realizzazione industriale. Le saldature sono generalmente eseguite sui bordi dei lembi di tessuto semplicemente sovrapposti.

Attraverso le giunzioni saldate, le forze di trazione interne alla membrana devono essere trasferite da un lembo a un altro, attraverso il loro strato di rivestimento.

Mentre le giunzioni cucite prevedono un collegamento meccanico tra i due lembi del tessuto, il processo di saldatura prevede la connessione chimica tra i rivestimenti dei tessuti e pertanto le saldature sono considerate più resistenti e più adatte per confezionare membrane soggette a stati di pretensione. …

La norma ISO 4916, Textiles. Seam Types: classification and Terminology, contiene specifiche informazioni sulle saldature.” (Forster, Mollaert, Zanelli, 2007) “La resistenza della saldatura dipende dalla buona aderenza dello strato di rivestimento al tessuto (adesività non inferiore a 10 KG/5 cm), dalla sufficiente larghezza del giunto (2÷4 cm) e, a differenza della cucitura, dalla temperatura di esame della giunzione. Al di sotto di 20°C la resistenza dei giunti aumenta, mentre decresce proporzionalmente all’aumentare della temperatura.” (Hoepli 1999) “Per collegare pannelli di tessuto Poliestere/PVC si possono impiegare i seguenti metodi di saldatura: Ad alta frequenza (fig. 1), da eseguirsi esclusivamente in laboratorio; A cuneo caldo (fig. 2a), da eseguirsi esclusivamente in laboratorio; Ad aria calda (fig. 2b), eseguibile sia in laboratorio che in loco La saldatura ad aria calda necessita di un confezionatore esperto, è molto adatta per linee di giunzione diritte. E’ possibile eseguirla in loco, ma a condizione che sia disponibile un ambiente pulito e asciutto.

Per collegare pannelli di tessuto in fibra di vetro/ptfe sono disponibili i seguenti metodi di saldatura: A caldo, da eseguirsi in laboratorio Mediante ferri riscaldati, da utilizzarsi a mano, per riparazioni con toppe in loco.” (Forster, Mollaert, Zanelli, 2007) La saldatura dei pannelli in fibra di vetro/ptfe avviene a temperature più alte che per i pannelli in poliestere PVC, a causa del più alto punto di fusione del ptfe (che il vetro riesce a sopportare). Dopo la fusione occorre comprimere e raffreddare velocemente il ptfe; il salto termico deve essere compiuto senza muovere il materiale, che si presenta in stato liquido e quindi difficile da controllare (a differenza del PVC che anche fuso mantiene una certa collosità).

Il tessuto non può essere forato perché, in caso di pioggia, l’acqua nei fori dilaverebbe gli amidi che compattano i filamenti e abbattendo così la resistenza del materiale; per tale motivo i fori sono realizzati entro una bordatura e cerchiati con metallo.

La saldatura a caldo viene utilizzata anche per i tessuti in ptfe espanso/ ptfe, con un metodo simile a quello adottato per i tessuti in vetro/ptfe.

I bordi da unire vanno preparati formando un’area leggermente abrasa.

Un nastro viene collocato sull’area di giunzione di un orlo di tessuto (può esservi fissato con un piccolo ferro caldo), sul nastro viene quindi collocato l’altro orlo (anche questo fissato se necessario).

Vengono quindi applicati calore e pressione per produrre la saldatura (in genere 230° C per 45 secondi con il calore da un lato, o 190°C per 30 secondi se scaldato dall’alto e dal basso con pressione da 35 a 70 kilopascals ) “La resistenza della saldatura alla temperatura ambiente è generalmente pari al 90-95% della resistenza del tessuto. Ad elevate temperature (sui 70 C°) la resistenza della saldatura scende al 60-70% di quella a temperatura ambiente.

Nelle situazioni in cui sono necessarie delle cuciture, dovrebbe essere usato il filo da cucito “Gore Tenera” che non degrada all’esposizione agli elementi.”

(Kelmartin, Gore, 2003)

PROCESSO DI GIUNZIONE MISTA DEFINIZIONE DEL PROCESSO Le giunzioni rappresentano il collegamento lineare tra pannelli di membrana adiacenti.

“I più comuni sistemi di giunzione strutturale dei teli sono la cucitura, la saldatura, l’incollaggio o anche sistemi misti come cucitura/saldatura.

Per unire le membrane con altri elementi strutturali (ad esempio cavi metallici di ancoraggio) sono anche utilizzati collegamenti meccanici (morsetti, graffe, occhielli etc.)” (Hoepli, 1999) GIUNZIONE MISTA “Le giunzioni realizzate con una combinazione di cucitura e saldatura possono offrire un livello maggiore di sicurezza, soprattutto per quelle strutture situate in climi caldi, dove le temperature del tessuto possono raggiungere facilmente i 70° C. Dopo aver cucito una linea di giunzione, è possibile apporre uno strato addizionale di tessuto che ricopra la cucitura, per renderla a tenuta d’acqua e per proteggerla dai raggi UV. La striscia saldata sopra una giunzione cucita non rende il collegamento più resistente ma più sicuro.

Dal momento che la resistenza di una saldatura tende a diminuire all’aumentare della temperatura che indebolisce lo strato di rivestimento del tessuto, se si applica anche una giunzione cucita si garantisce una maggiore resistenza al collegamento tra i lembi di tessuto.

Una giunzione mista offre inoltre una resistenza appropriata alle forze applicate perpendicolarmente al bordo della giunzione, che potrebbero provocare un cedimento per “spellatura”.

Le giunzioni miste sono più costose della semplice sovrapposizione saldata e possono essere applicate solamente a materiali che sopportano l’azione di cucitura, come per esempio i tessuti in poliestere/pvc ma non quelli in fibra di vetro/ptfe.” (Forster, Mollaert, Zanelli, 2007) I tessuti in fibra di vetro/ptfe, infatti, non possono essere bucati in quanto, in caso di pioggia, l’acqua penetrerebbe nei fori dilavando gli amidi che compattano i filamenti e abbattendo così la resistenza del materiale. Eventuali fori devono essere realizzati entro una bordatura e cerchiati con metallo.

PROCESSO DI INSTALLAZIONE: FASE DI IMBALLAGGIO E TRASPORTO DEFINIZIONE DEL PROCESSO

L’installazione delle membrane tensili, insieme agli altri elementi che costituiranno l’edifico, conclude la prima macrofase del processo edilizio (il processo attuativo) portando ad ultimazione l’intervento e rendendo utilizzabile l’organismo edilizio. A questa macrofase seguirà quella gestionale (lungo tutto l’arco di vita dell’edificio stesso). All’interno del processo di installazione includiamo le fasi di imballaggio della merce e trasporto in cantiere, quella di assemblaggio (installazione in senso stretto) e quella di collaudo.

IMBALLAGGIO E TRASPORTO Il trasferimento delle membrane confezionate dal produttore agli installatori comprende le operazioni di imballaggio nel sito produttivo e quelle successive di trasporto. La fase di imballaggio deve essere direttamente preceduta da un’ispezione del materiale da inviare, con relativa stesura di rapporto. Il controllo deve essere effettuato anche sullo stoccaggio della merce perché potrebbe determinare delle variazioni nelle caratteristiche delle membrane confezionate.

“Prima dell’imballaggio dovrebbe essere predisposto un rapporto sul confezionamento della struttura a membrana, così da poter più facilmente procedere con l’ispezione finale. In questa fase, necessitano di essere controllate le dimensioni minime dei pannelli, così come la lunghezza delle saldature dei bordi e dell’ingombro di trasporto. In più, devono essere controllate tutte le misure specificate durante tutta la pianificazione del lavoro.

Bisogna considerare che possono verificarsi significativi ritiri di porzioni saldate di tessuto in fibra di vetro/ptfe quando i materiali siano stati temporaneamente immagazzinati a basse temperature. Il ritiro può essere recuperato ma devono essere fissate tolleranze più alte.

Una ispezione visiva prima dell’imballaggio assicura che la membrana sia priva di eventuali danni meccanici, pulita da fluidi impregnanti e coloriture improprie, e che tutti i rinforzi e i giunti siano correttamente saldati. “ (Forster, Mollaert, Zanelli, 2007) Tutti i documenti che riportano i risultati delle verifiche effettuate durante l’intero ciclo produttivo dovrebbero essere inclusi nei documenti di progetto e conservati fino alla fine del periodo di garanzia dell’edificio.

“Il visto per il trasporto della membrana dipende dalla presentazione di tutta la documentazione relativa da parte del progettista e del supervisore della produzione.

“I singoli elementi della membrana devono essere confezionati in accordo con le istruzioni di imballaggio (piani di piegatura, specifiche sui marchi, tipo di imballaggio, piano di trasporto) in modo da evitare qualsiasi danno e da facilitare la loro identificazione in situ.

Per evitare qualsiasi sfregamento durante il trasporto, ciascun componente preassemblato della membrana deve essere imballato con un rivestimento in poliestere/pvc, o qualsiasi altro materiale protettivo, e deve essere marchiato in modo visibile per facilitare l’identificazione in cantiere.”

Tutti gli elementi vanno controllati, marchiati individualmente e imballati nei contenitori per le spedizioni. Per evitare possibili danni, elementi quali cavi o supporti vanno separati dalle membrane.

Particolare attenzione deve essere posta nelle operazioni di movimentazione, piegatura e imballaggio delle membrane in vetro/ptfe a causa della elevata fragilità alla piegatura delle stesse. Questa precauzione assume ancora più rilevanza quando si usano materiali con fibre di 4 micron o superiori. Quando la piegatura è richiesta per ragioni di trasporto, è di estrema importanza inserire strati cuscinetto di schiuma o gomma Le membrane imballate non devono essere pressate né in deposito né durante il trasporto in treno o in autocarro. Nel trasporto vanno introdotti strati distanziatori anche tra i diversi imballaggi e lo spedizioniere non deve eccedere nel carico.” (Forster, Mollaert, Zanelli, 2007) Processo di installazione: fase di assemblaggio ASSEMBLAGGIO L’assemblaggio avviene in conformità al piano di assemblaggio messo a punto in fase progettuale tenendo conto sia dei dettagli strutturali e delle connessioni che delle possibili condizioni di posa in opera (manipolazione del materiale, condizioni del sito, condizioni atmosferiche prevalenti) e degli eventuali slittamenti o rotazioni di alcuni punti durante il montaggio stesso.

Durante il montaggio della struttura è essenziale rispettare le regole di sicurezza del cantiere ed equipaggiare tutti gli operatori con gli appropriati dispositivi di sicurezza individuali.

Prima di procedere con il montaggio il personale, con un buon livello di specializzazione, deve prendere visione di tutti i disegni esecutivi, insieme al responsabile di cantiere.

Si procede quindi con il disimballo e la contestuale verifica della completezza ed integrità del materiale, in genere posando la membrana su di un telo protettivo, rispettando le indicazioni di piegatura e dispiegamento.

“Il sollevamento richiede l’uso di pantografi o mandrini che prevengano danni dovuti a schiacciature o piegamenti. Gli accessori e le teste dei cavi che devono essere collegate a terra devono essere protetti con guaine. La membrana può essere quindi sollevata seguendo le istruzioni di installazione del supervisore, in accordo con le norme di sicurezza e in condizioni atmosferiche opportune.

Le membrane devono essere innalzate e fissate il più velocemente possibile per prevenire eventuali danni durante la fase iniziale di cantiere. … Una membrana tesa solo in parte deve essere costantemente sorvegliata in modo che si possano prendere adeguati provvedimenti qualora le condizioni climatiche peggiorino.

Il montaggio non deve essere effettuato o deve essere tempestivamente interrotto qualora dovessero svilupparsi condizioni metereologiche critiche (vento oltre 3.0 – 10.0 m/s, temperature inferiori ai 5°C, pioggia incessante, etc.).

Ciascun elemento della membrana già innalzato deve essere adeguatamente fissato.

La membrana deve essere messa in tensione in accordo con le indicazioni contenute nei piani di montaggio e nei calcoli strutturali. I punti di aggancio dei martinetti, l’entità e le forze di tensione devono essere scelti in funzione del metodo di montaggio. Questo potrebbe richiedere un adattamento alle condizioni

meteorologiche locali. Specialmente per tessuti in fibra di vetro/ptfe le tensioni devono essere applicate in funzione degli stati di allungamento del materiale.

Durante la fase di montaggio, devono inoltre essere prese alcune precauzioni per evitare danni quali corrosione degli elementi in acciaio già installati.” (Forster, Mollaert, Zanelli, 2007)

PROCESSO DI INSTALLAZIONE: FASE DI COLLAUDO

COLLAUDO Ultimata l’opera, il committente richiede che questa sia controllata e certificata come conforme al progetto, che sia idonea all’uso, che ne sia verificata la qualità nell’esecuzione e la congruità finanziaria.

Queste operazioni che si effettuano sull’organismo edilizio, incluso gli elementi in membrana tensile, identificano il collaudo finale dell’opera.

Ma il collaudo finale è preceduto da diversi collaudi specialistici (ad esempio il collaudo statico) oltre che da una serie di controlli e prove assimilabili a veri e propri collaudi e che seguono lo sviluppo dei lavori.

Durante il montaggio delle membrane tensili, diversi sono i momenti di controllo, fin dall’arrivo delle membrane in cantiere con le relative ispezioni e verifiche di completezza ed integrità.

Prima del montaggio viene anche “controllata l’accuratezza dimensionale dei pali di supporto. A questo proposito il fornitore della struttura portante è obbligato a sottoscrivere un protocollo dimensionale al finito. Deve inoltre essere prestata grande attenzione al corretto orientamento delle piastre di connessione e delle staffe. Non ultima deve essere condotta una ispezione visiva per individuare difetti o scostamenti dai parametri stabiliti. I rapporti di collaudo devono essere conservati e dati in copia al cliente.

Durante il montaggio, devono essere condotti appropriati e continui controlli per assicurare che vengano rispettati i parametri dimensionali, che il materiale non sia danneggiato, che siano realizzate adeguate connessioni ai punti di angio e che la membrana sia pulita.

Le specifiche tecniche quali la messa in tensione dei bulloni fino a un valore di serraggio prestabilito, il fissaggio di dadi e bulloni, l’allineamento delle teste dei cavi, devono essere rigorosamente rispettate e devono essere controllate dal supervisore. Lo stesso deve essere fatto per la tenuta dei giunti.

Un diario di cantiere deve essere compilato per registrare dettagliatamente le fasi di avanzamento dei lavori e le condizioni climatiche giorno dopo giorno.

Una volta completate le operazioni di montaggio, deve essere preparato un rapporto finale per attestare che l’installazione sia stata condotta in accordo con le specifiche tecniche del progetto.

Tutti gli aspetti della lavorazione devono essere registrati comprese alcune indicazioni atte a rendere le future installazioni più efficienti e sicure. Infine, la Direzione dei Lavori deve predisporre la documentazione contrattuale prevista. Per tutte le lavorazioni che devono essere ancora completate deve essere realizzata una relazione di accettazione.” (Forster, Mollaert, Zanelli, 2007)

PROCESSO DI MANUTENZIONE: PULITURA DEFINIZIONE DEL PROCESSO Durante tutta la vita utile dell’organismo edilizio, esso stesso e tutte le sue parti devono mantenere un livello qualitativo adeguato a fornire le prestazioni di progetto, conservando integrità fisica e funzionalità. A questo fine è necessario assoggettare l’edificio e le sue parti ad operazioni programmate di manutenzione, più o meno complesse o costose. Per le tensostrutture, il livello di complessità delle operazione di manutenzione, dalla semplice pulitura alla riparazione in situ alla sostituzione del tessuto, dipende da fattori quali il design, la funzione, l’aspetto estetico, i materiali e le condizioni climatiche. Come operazioni base sono da prevedere una ispezione visiva all’anno o più all’insorgere di condizioni climatiche particolari.

PULITURA L’accumulo di sporcizia sulle tensostrutture può dipendere da diversi fattori, che devono essere considerati durante la fase di progettazione e la scelta dei materiali. Tra i fattori esterni, la quantità e frequenza delle piogge locali, l’inquinamento dell’aria, la vicinanza di alberi a foglia caduca e con polline appiccicoso, il guano degli uccelli; tra quelli legati alla tensostruttura in oggetto, la pendenza della copertura, il rivestimento dei tessuti repellenti allo sporco (autopulenti), l’impregnazione chimica dell’ordito prima della tessitura e della spalmatura.

“Per permettere la pulizia, in fase di progetto devono essere previsti gli accessi alla copertura per le squadre manutentive e i ganci per il fissaggio delle funi e delle cinture di sicurezza. La pulizia deve essere condotta nel rispetto delle indicazioni del manuale di manutenzione fornito al cliente. Inoltre deve essere condotta in modo che il sottile rivestimento superficiale tipicamente in pvdf o fep non venga danneggiato. Di conseguenza, detersivi chimici, solventi aggressivi, spazzole rigide e acqua ad alta pressione devono essere evitati. In più è importante che il personale calzi scarpe morbide e pulite quando si muove sulla membrana.

Quando è bagnato, il tessuto diventa molto scivoloso e di conseguenza devono essere adottate misure di sicurezza quali cinture o sistemi anticaduta. Inoltre è da prevedere che il tessuto di vecchie tensostrutture possa cedere e quindi si devono predisporre al di sotto adeguate protezioni.

Generalmente i detergenti usati sono relativamente sicuri. Comunque deve essere evitato il contatto prolungato con pelle, occhi e mucose. Si devono comunque osservare le istruzioni del fornitore del prodotto.

Le operazioni di pulizia dovrebbero includere i seguenti processi:

Rimozione dello sporco grossolano con lavaggio ad acqua; Applicazione dei prodotti detergenti secondo le indicazioni del fornitore, con spazzole morbide, spugne o pulitrici elettriche; questi trattamenti sono indicati su aree che possono essere pulite e risciacquate per allontanare sia lo sporco che il sapone, evitando che la superficie si secchi al vento e al sole; Rimozione dello sporco persistente con detergenti a più alta concentrazione (si vedano le istruzioni dei produttori e/o i test sui campioni) avendo cura di non grattare la finitura superficiale; Risciacquo della superficie pulita con acqua finché il detergente non sia totalmente eliminato.” (Forster, Mollaert, Zanelli, 2007) Oltre che dallo sporco, le tensostrutture devono essere liberate dagli eventuali strati di ruggine dovuti alla corrosione; sulle parti trattate deve essere applicato un trattamento anticorrosivo superficiale. Le connessioni imbullonate arrugginite devono essere sostituite (vedi scheda “Riparazione in situ”).

Le membrane devono inoltre essere liberate dagli eventuali accumuli di acqua che possono presentarsi in zone a pendenza poco accentuata. Le tensostrutture andrebbero sempre monitorate dopo grandi piogge o nevicate per evitare che si formino accumuli eccessivi.

“Se la copertura è dotata di imbuti di drenaggio, questi devono essere mantenuti liberi da foglie o da ogni altro oggetto che potrebbe bloccare la fuoriuscita dell’acqua.

Regolari ispezioni e pulizia sono caldamente raccomandate.” (Forster, Mollaert, Zanelli, 2007)

PROCESSO DI MANUTENZIONE: RIPARAZIONE IN SITU RIPARAZIONE IN SITU Le operazioni di riparazione in situ possono andare dal ritensionamento dei tessuti alla riparazione degli stessi.

“Pretensionamento e ritensionamento Le tensostrutture, per la loro stabilità, fanno affidamento sulle capacità di mantenere il tessuto in tensione. Il livello di pretensionamento influenza il livello di curvatura del tessuto sotto carico. Se il prepensionamento è troppo basso, il tessuto può muoversi pesantemente o fluttuare in presenza di vento.

Dal momento che i tessuti sono soggetti a rilassamento e scorrimento delle fibre sotto l’azione dei carichi costanti, il livello di pretensionamento deve essere modificato più volte durante la vita dell’edificio. … Il progettista della struttura deve predeterminare il livello di tensionamento … dopo un certo periodo di tempo … inoltre deve determinare ogni quanto e con quali strumentazioni deve essere misurato il livello di tensione nella tensostruttura. Per esempio … da semplici ispezioni, spingendo con la mano il tessuto e sentendo la resistenza allo spostamento laterale dei tiranti secondari, nel caso di strutture molto piccole, oppure misurando in loco la loro tensione con tensiometri, celle di carico e/o perizie geometriche, nel caso di strutture di grande luce.

In relazione alla strategia di manutenzione si dovrebbe determinare il valore-soglia per il quale attivare il ritensionamento della struttura.

Questo è possibile solo se il progetto esecutivo include adatti dispositivi di regolazione (per esempio tenditore a mulinello lungo il cavo, sezioni telescopiche all’interno del palo).

RIPARAZIONE I tessuti rivestiti possono essere riparati in opera quando lievemente danneggiati. Questi danni sono generati principalmente durante l’installazione, ma possono anche derivare da atti vandalici o incidenti. Una tensostruttura dovrebbe essere regolarmente controllata per rilevare danni sia sul tessuto che sul rivestimento. Danni come piccole rotture o buchi di dimensioni inferiori ai 5 cm possono essere riparati da pezze saldate direttamente sulla parte esterna del tessuto (fig 1). I rappezzi devono avere sempre angoli arrotondati. La zona della saldatura deve essere pulita in modo da assicurarsi che sia libera da polvere, grasso e olio (comprese ditate). Il lavoro di riparazione deve essere condotto solo da personale specializzato.

I tessuti rivestiti in pvc sono di solito riparati attraverso saldature eseguiti con cannelli ad aria calda. Le laccature in pvdf devono essere cautamente rimosse nell’area da saldare. Dal momento che i tessuti rivestiti in pvc diventano fragili con gli anni per effetto delle radiazioni UV, la saldatura diventa problematica e poco resistente sulle coperture più vecchie. Alcuni confezionatori raccomandano di incollare piccoli pezzi.

I tessuti rivestiti in ptfe vanno saldati seguendo un determinato ciclo di riscaldamento e raffreddamento. Le pezze devono essere applicate con pellicole addizionali di fep o pfa tra i due strati da saldare.

I confezionatori dovrebbero fornire al cliente una piccola quantità del materiale originario per assicurare che il materiale del rappezzo sia sempre disponibile.

Questo dovrebbe essere arrotolato e immagazzinato in luogo buio e asciutto” (Forster, Mollaert, Zanelli, 2007) Sostituzione L’intervento di manutenzione per le tensostrutture può prevedere, se necessario, la completa sostituzione del tessuto (fig.1). Questa operazione sarà semplificata se saranno ancora disponibili i disegni esecutivi dell’opera.

Saranno comunque “necessari test di compatibilità per il nuovo tessuto da utilizzare nella struttura. Devono essere realizzati nuovi modelli di taglio se non sono più disponibili le dimensioni dei rotoli usati originariamente. Bisogna considerare che potrebbe essere necessario trovare una nuova forma per la membrana, a partire dalle misurazioni della struttura di supporto esistente.

Prima di sostituire il tessuto bisogna controllare che tutti gli altri componenti della struttura, quali elementi di carpenteria metallica, cavi, morsetti, bulloni, dadi e rondelle, siano riutilizzabili o meno. Tutti i morsetti e le parti metalliche che devono essere riutilizzati dovrebbero essere comunque puliti e controllati.

Tutti gli elementi arrugginiti devono essere rimossi e dotati di adeguate misure di protezione. Gli elementi pesantemente arrugginiti, cavi danneggiati ecc. devono essere sostituiti completamente.

Si raccomanda di smantellare la membrana originaria prima che il nuovo tessuto arrivi in cantiere, in modo da avere il tempo sufficiente per condurre le suddette operazioni manutentive e le sostituzioni dei restanti componenti.

PROCESSO DI DISMISSIONE: SMALTIMENTO DEFINIZIONE DEL PROCESSO La fase di dismissione può prevedere sia lo smaltimento in discarica o l’incenerimento del materiale che processi di riuso e riciclo. Alla luce degli orientamenti comunitari e nazionali in materia di gestione dei rifiuti, compreso quelli derivanti da attività di demolizione e costruzione, i criteri di priorità sono prevenzione e riduzione della produzione e nocività dei rifiuti, riuso e riciclo e, solo per la porzione restante, smaltimento in discarica. Questi criteri devono tradursi in innovazione di processo: di progetto (in vista dell’intero ciclo di vita del prodotto edilizio), di demolizione (come stadio iniziale del processo di recupero), di raccolta differenziata (per valorizzare il prodotto in uscita)..

SMALTIMENTO Viene definito smaltimento ogni operazione finalizzata a sottrarre definitivamente una sostanza, un materiale o un oggetto dal circuito economico e/o di raccolta.

Tradizionalmente lo smaltimento in discarica era la strada principale per la dismissione dei rifiuti.

L’introduzione del D.Lgs n° 22 del 1997, che segue le linee comunitarie in materia, cambia regime alla disciplina dei rifiuti ispirandola a criteri generali di protezione dell'ambiente e di responsabilizzazione di tutti i soggetti coinvolti nel ciclo di vita dei prodotti. Nella logica del decreto, lo smaltimento in discarica diventa una fase residuale della gestione dei rifiuti (finisce in discarica solo ciò che non è più recuperabile). Lo stesso decreto individua i rifiuti prodotto dalle attività edilizie quali “rifiuti da costruzione e demolizione” (rifiuti C&D), classificati tra i “rifiuti speciali” dall’art. 184 del D.lgs n° 152 del 2006 .

“Lo smaltimento dei rifiuti è effettuato in condizioni di sicurezza e costituisce la fase residuale della gestione dei rifiuti …

I rifiuti da avviare allo smaltimento finale devono essere il più possibile ridotti sia in massa che in volume, potenziando la prevenzione e le attività di riutilizzo, di riciclaggio e di recupero.” (D. Lgs n°152 del 2006).

Per quanto riguarda la minimizzazione di massa e volume dei rifiuti da C&D, è evidente come la scelta di utilizzo di strutture tensili (leggere, disassemblabili, riutilizzabili) risponda, già in fase di progetto, a criteri di prevenzione in riferimento alla produzione dei rifiuti stessi.

La stessa scelta facilita fortemente procedure di demolizione selettiva e di riuso e riciclo di una parte del prodotto.

Per la parte residua varranno i processi di smaltimento finale.

Lo smaltimento può avvenire sia in discarica che tramite incenerimento.

Per quanto riguarda la componente plastica presente nelle membrane, l’incenerimento è una soluzione semplice ma apre notevoli problematiche associate alle emissioni nocive in atmosfera. L’incenerimento in impianti a recupero energetico (termovalorizzatori) è sicuramente più indicato poiché permette di sfruttare il più possibile l’elevato contenuto energetico dei materiali plastici.

Anche per quanto riguarda lo smaltimento in discarica, il deteriorarsi dei materiali può determinare il rilascio nel sito di sostanze inquinanti.

Monumento Commemorativo Madrid, Spagna, 2007

Progettisti: FAM arquitectura y urbanismo, Madrid Consulenti: Schlaich, Bergmann und Partener Confezionatore: Urcolo Ingenieroso Comacal Installatore: Urcolo Ingenieroso Comacal

Questo memoraile per le vittime dell’attentato alla stazione di Atocha di Madrid del 2004 è un valido esempio dell’uso di etfe stampato.

Il momìnomuneto è costituito da un cilindro di vetro alto 11,13 m all’interno del quale si trovano due volumi, la cupola irregolare di vetro e la sala della memoria, interconessi tra loro da un volume “fluttuoante” di etfe. Alta quasi 100 m la sagoma in etfe serigrafato non è di forte impatto dall’esterno, mentre stanodvi all’interno si può traguardare il cielo dove la serigrafia rimane sospesa con un effetto di filigrana.

I progettisti hanno scelto il vetro e l’etfe per veicolare il senso della trasparenza, ma soprattutto per mantenere sempre in luce il testo stampato, che ricorda gli accadimenti tragici del 2004. Tra la cortina di blocchi di 20 cm di vetro e la pelle in etfe è alloggiato un sistema di illuminazione e un sistema di pressurizzazione dell’aria per sostenere l’involucro.

Il film trasparente è stato serigrafato in fabbrica dopo la saldatura di 72 fogli, e messo in opera con pressurizzazione di aria ad alta pressione.

Padiglione Solar Decathlon Georgia Institute of Technology, 2007 Progettisti: Georgia Institute of Technology – College of Architect (Ruhoi Choudhry, Russel Gentry, Franca Trubiano, Chris Jarret) Confezionatore: parti tessili: Solar Next AG, Hihtex GmbH Installatore: parti tessili: gruppo tecnico del Georgia Institute of Technology Questo progetto è stato segnalato nel 2007 tra i partecipanti al concorso Solar Decathlon, iniziativa biennale del U.S. Departement of Energy. Il concorso prevedeva la realizzazione di un’unità residenziale col minimo impatto ambientale ed energeticamente efficiente. Quello che più ci interessa del progetto è il sistema di copertura che dimostra l’integrabilità del etfe con altri materiali.

In questo caso la copertura è stata concepita su due livelli separati ciascuno e con funzione diversa. Il livello inferiore è composto da 9 pannelli delle dimensioni di 4 x 1,5 m. Questi sono costituiti da due folgi di etfe da 0,25 mm di spessore all’interno dei quali è stato inserito uno strato di aerogel di silice di 70 mm, che garantisce un fattore di trasmissione luminosa del 20% e un’ottima trasmittanza termica (0,3 W/mqK). Il livello superiore è realizzato da un film in etfe teso tra profili archiformi in modo da essere completamente indipendente dal livello sottostante e consentendo una protezione ulteriore e una ventilazione della copertura.

Allianz Arena Monaco, Germania, 2004 Progettisti: Herzog e de Meuron, Basile, Svizzera Consulenti: Ove Arup e Parteners Confezionatore: Ceno Tec. Installatore: Ceno Tec. Struttura sportiva ma non solo, l’Allianz Arenza è stato soprannominato dagli abitanti di Monaco “il gommone”, per via del rivestimento esterno in cuscini di etfe che molto lo fanno assomigliare ad un enorme gommone orfano del mare.

Considerazioni estetiche a parte, all’interno dell’area sono visibili tre diversi sistemi portanti: una struttura primaria formata da un sistema di traversi reticolari ad ampio aggetto con correnti superiori ed inferiori ad andamento parabolico (prolungati per poter coprire i posti a sedere); una struttura secondaria di 48 tralicci che seguono un tracciato radiale e che sostengono i carichi di copertura e una serie di profili cavi rettangolari che collegano al basamento in c.a. All’esterno una struttura terziaria di facciata sorregge un involucro costituito da 2784 losanghe in etfe.

Interessante in questo caso notare l’integrazione dei pannelli con un sistema di led. Ognuno dei cuscini è costituito da due film in etfe dello spessore di 0,2 mm uniti all’estremità da un elemento in alluminio all’interno del quale è alloggiato un neon a colore variabile (rosso, blu, bianco). I cuscini, mantenuti ad una pressione variabile tra i 200 e i 1000 Pa da un gruppo di pompaggio aria, sono sorretti da un struttura appostia in alluminio. agganciata al sistema strutturale principale.

Centro natatorio “Water cube” Pechino, Cina 2008 Progettisti: PTW Architects Consulenti: Arup Engineering, China Confezionatore: Covertex, Germania Installatore: Covertex, Germania Alla base della concezione strutturale del Water Cube c’è il poliedro irregolare di Waeire-Phelan, il modello aggregativo perfetto di schiume e cristalli naturali, caratterizzato da forme tridimensionali, alveolari e di superficie minima. Questo tipo di struttura, che porta il nome degli studiosi che l’hanno scoperta nel 1993, possiede lo 0,3% in meno di superficie rispetto a quella che era ritenuta sino ad allora la struttura perfetta di Kelvin (scoperta del 1887). Arup Engineering ha scoperto che applicando questa struttura alle costruzioni, si poteva ottenere un risparmio di materiale generale di circa il 30% rispetto ad una struttura a travi e pilastri. Perchè questo risparmio fosse effettivamente perseguito si è dovuto studiare a lungo ogni dettaglio costruttivo per operare un’ottimizzazione degli spessori e dei profili della complessa opera di carpenteria metallica in progetto. L’opera è stata immane ed ha previsto lo sviluppo di software di calcolo strutturale appositi, e alla fine si è arrivati a progettare una struttura tridimensionale reticolare costituita da 22.000 tubolari (a sezione variabile a seconda del carico sopportato) in acciaio saldati sul luogo che costituiscono il supporto per un totale di 4.000 “bubble” in etfe.

La maggior parte dei cuscini è costituita da tre film di etfe dello spessore di 0,2 mm. I cuscini posizionati in aree particolari, come quelli angolari o quelli sottoposti al vento, hanno due o tre strati aggiuntivi di pellicola. Per la realizzazione dei fogli, svoltasi completamente in fabbrica, si è partiti tagliando strisce larghe circa 1,5 m con una forma tipo “buccia di banana”. Poi tramite saldatura a calso si sono andati formando fogli più grandi, sino a 9 m di larghezza.

Sempre tramite saldatura a caldo si sono accoppiati i fogli necessari per realizzare i cuscini, e quindi si è proseguito con il trasporto in cantiere. Qui, sono stati montati su cornici in alluminio estruso necesarie per garantire l’ancoraggio tra pannello e struttura in acciaio. Una volta montati, si è proceduto con le operazioni per il gonfiaggio tramite un sistema di

pompe installato permanentemente nell’edificio, e che monitora lo stato della pressurizzazione delle “bolle” durante la regolare vita dell’edificio.

Il Water Cube è costituito da una doppia pelle di cuscini, interconnessa. L’aria presente all’interno ha una duplice funzione a seconda della stagione, in inverno si surriscalda per via dell’esposizione ai raggi solari, che come sappiamo filtrano per il 90% tramite la pellicola di etfe, in estate viene messa in circolo e forma una corrente che ventila ottimamente l’edificio, prevenendone il riscaldamento e l’accumolo di umidità.

Centro

culturale

e residenziale,

Gallery

Xi

Pusan, Corea del Nord 2007 Progettisti: Minsuk Cho, Kisu Park, Mass Studies Consulenti: Teo structure Confezionatore: MakMax, Corea Installatore: MakMax, Corea Questo progeto si compone di due elementi sovrapposti: i primi due piani danno forma ad un volume compatto che i progettisti hanno chiamato “montagna cubista”, mentre la porzione che connette gli ultimi due piani è stata chiamata “nuvola cubista”. Più che l’aspetto compositivo comunque ci interessa l’uso che è stato fatto dell’etfe. In questo caso è stato usato come un materiale di tamponamento, incluso in un progetto con struttura “classica” in c.a.. I pilastri portanti sono stati arretrati, il solaio di copertura è stato realizzato in aggetto e su questo sono stati fissati una serie di tubolari in acciaio a distanza varibile collegati al solaio iclinato. Questi tubolari sono serviti come telaio per il supporto di grandi cuscini dalla forma allungata, realizzati tramite l’accoppiamento per termosaldatura di due fogli in etfe dello spessore di 2,5 micron. Il film esterno è stato serigrafato per consetire un abbassamento della luce incidente. Le camere d’aria in etfe sono state agganciate a dei telai in alluminio estreuso, e trasportate in cantiere. Qui sono state prima ancorate al telaio in acciaio e successivamente gonfiate. Di notte il colore variabile dell’edificio non è dato dalla presenza di led all’interno dei cuscini, come accade in molti altri esempi, ma dal colore stesso della luce all’interno.

Serre botaniche “Eden Project” Cornovaglia, Inghilterra, 2001 Progettisti: Nicholas Grimshaw, Grimashaw & Partners Consulenti: Jolyon Brewis Confezionatore: Foiltec Group Installatore: Foiltec group Se la sperimentazione dei materiali plastici termo processabili è iniziata ormai 25 anni fa, le prime applicazioni interessanti nel campo edilizio si hanno a partire dal 1996.

Una delle realizzazioni pilota in questo ambito e oggi anche una tra le più conosciute al mondo di superfici trasparenti in materiale termoplastico con struttura in acciaio è la copertura del giardino botanico per piante tropicali “Eden” in Cornovaglia dell’ architetto Nicholas Grimshaw: 30.000 mq di cuscini pneumatici delimitati da telai a forma esagonale, in parte fissi, in parte apribiliveri e propri serramenti- realizzati con la consulenza della Vector Special Projects di Londra: “La scelta degli esagoni non è casuale perchè è una forma che si trova in natura , negli alveari e nei nidi delle termiti, e consente di costruire strutture sferiche molto forti perchè le forze si distribuiscono su tutti i lati. I pannelli però non sono piatti, ognuno si sviluppa su tre dimensioni come un palloncino a più strati, in cui l’aria viene pompata e tenuta sotto pressione per lasciare la temperatura costante dentro le biosfere. Il che è fondamentale per la sopravvivenza delle piante”.

E’ una enorme serra, in cui vengono studiati i rapporti uomo-natura, ricavata da una cava di argilla abbandonata in Cornovaglia.

Il progetto è composto da una serie di cupole geodetiche, dette “Biomes”, appoggiate l’una contro l’altra in una voragine di 60 metri di altezza.

Nicholas Grimshaw dice che “Il problema era creare un edificio che si adattasse alla cava dal punto di vista ideologico e strutturale. Ho scelto un modulo universale,

la sfera, perchè ha un feeling organico. Poi l’ho moltiplicata, adattandola al perimetro molto irregolare della miniera”.

Vi sono due biosfere dove all’interno di quella principale, lunga 240 metri, alta 55 e larga 110, si riproduce l’habitat del clima Tropicale e nell’altra il clima Mediterraneo; all’esterno vi sono piante che si adattano alle temperature moderate della Cornovaglia. Nonostante temperatura e umidità interne siano ricreate artificialmente, le piante sono utilizzate per mantenere il clima prefissato, mentre uccelli, insetti e rettili sono stati liberati per tenere sotto controllo i parassiti delle piante.

Una superficie trasparente come quella dell’ Eden Project, ovvero realizzata mediante la sovrapposizione di film di efte con doppia camera d’ aria interposta, comprensiva della parte serramentistica e dell’ impianto di ventilazione garante della stabilità pneumatica ha un contenuto costo complessivo; pertanto, può rappresentare una valida alternativa alle superfici vetrate tradizionali, nella costruzione di serre, atrii, verande e ogni qualvolta si voglia realizzare un involucro facilmente removibile e stoccabile nella stagione calda, come nel caso di spazi termali, piscine e strutture per lo sport in genere.

Ogni componente della struttura è un pezzo unico ed è unica la sua posizione nella struttura. La struttura portante è stata già concepita per un’eventuale sostituzione degli 831 pannelli di EFTE con altri materiali innovativi che consentano all’edificio di “respirare”.

Centro Nazionale per lo Spazio Leicester, UK, 2001

Committente: Sir Robert Mc Alpine LTD Progettisti: Nicholas Grimshaw Et Parteners Consulenti al progetto: Ove Arup Et Parters (strutture) Confezionatore: Tensys Installatore: Tensys Il Centro Nazionale dello Spazio catalizza l’interesse del pubblico per la scienza spaziale tramite una zona per l’esposizione e un’altra, appartenente all’Università di Leicester, destinata alla ricerca e all’insegnamento.

Il complesso si trova a Leicester, sulle rive del fiume Soar,dove occupa le installazioni di una cisterna d’acqua in disuso. Queste aree sono state così soggette a recupero, dando vita a un nuovo quartiere che ha significato un notevole miglioramento per la città.

Dopo varie proposte degli architetti, il progetto finale associa un’area di esposizione che occupa la vecchia cisterna ad una torre annessa per l’esposizione di navicelle spaziali.

Il processo di scelta del disegno è dovuto ad un’offerta della commissione del Millennio, e venne coinvolto anche il pubblico di Leicester, con la consultazione delle comunità vicine e dei riunioni tenute per misurare l’opinione pubblica.

La visione del centro emoziona il visitatore appena uscito dall’autostrada, infatti l’asfalto cambia colore dal grigio al rosso intenso, quasi a simulare il suolo marziano. Un viale alberato porta poi all’ingresso del complesso dove è situato l’edificio, abbellito inoltre da chioschi informativi interattivi ed esposizioni temporanee all’aperto. L’edificio nella sua interezza si mostra nella sua opacità variegata, infatti c’è uno strato di metallo perforato che copre tutte le aperture della facciata, quali finestre, lucernari e griglie di ventilazione, che donano il colore alla struttura. Tutto il complesso cambia d’aspetto illuminandosi dall’esterno e dall’interno. Il visitatore compie un percorso ellittico che termina con una scala che lo condurrà ad ammirare le navicelle, il centro infatti dispone di sei principali

gallerie di mostre e attività per i visitatori che coprono il volo spaziale, l’astronomia e la cosmologia. Tra le attrazioni è incluso la Digistar 3 cupola cinema e planetaria, un negozio di regali e un ristorante. Nel 2007 il National Space Centre ha celebrato i 50 anni nello spazio: l’anniversario del primo satellite, lo Sputnik.

Il complesso è dominato visivamente da una torre. Questa è costruita con una strutture in acciaio che sostiene uno scheletro metallico e delle lastre di ETFE (tetra etilene di fluoruro), che sembrano quasi delle vele bianche che formano ben 38 grandi cuscini.

La scelta di questo materiale è dovuto alla sua alta resistenza e flessibilità, capace quindi di adattarsi alla forma desiderata dal progettista. Inoltre esso permette di coprire vani enormi, senza l’utilizzo di grandi travi d’appoggio.

La leggerezza del materiale e la limitata quantità di acciaio hanno facilitato e semplificato la realizzazione del progetto.

L’aspetto futurista della torre è dato dalle caratteristiche di trasparenza e riflessione dell’ETFE, anche se le sue forme organiche le conferiscono un aspetto naturale e terracqueo.

Stadio nazionale Bird’s Nest Pechino, Cina 2008 Progettisti: Herzo e de Meuron, Basilea, Svizzera Consulenti: Ove Arup & Partners Honk Kong; China architectural e design research group, Covertex GmbH Confezionatore: tetto etfe: Covertex GmbH, Obing, Germania Installatore: tetto etfe: Beijing N&L Fabric Technology Co. LTD Il nuovo stadio nazionale di Pechino progettato da Herzog e de Meuron e inaugurato nel 2008 è una struttura imponente dal volume complessivo di 3 milioni di mc, con sette piani di negozi, ristoranti e spazi multifunzionali di ogni genere, che si propone come luogo collettivo permanente al di là dell’evento sportivo ospitato. La sua immagine, divenuta oramai nota al pubblico mondiale dopo le olimpiadi di Pechino del 2008 è costituita da un intreccio di profili cavi in acciaio a sezione qiadrta di 120 cm di lato. Nonostante l’aspetto casuale del “groviglio” strutturale, ogni elemento di questa mega-struttura risponde ad una precisa funzione strutturale. Il sistema strutturale è piuttosto semplice: una struttura portante primaria è costituita da 24 elementi a portale reticolari disposti lungo la tangente all’anello centrale di perimetro all’arena e (alto 12 m) e una struttura secondaria è formata da un sistema di travi secanti e incrociate tra loro, con funzione di controventamento e che collegano ogni “portale reticolare”. Le sezioni degli elementi primari e secondari sono uguali per motivi estetici, ma presentano spessori dei tubolari differenti e ottimizzati a seconda delle condizioni di carico degli elementi, in modo da non avere spreco di materiale. La coprtura è realizzata con 880 pannelli in etfe (per un totale di 36.500 mq) che sono fissati direttamente tra trave e trave e sagomati appositamente. Nelle travi del reticolo strutturale principale sono saldate delle scossaline di gronda che assolvono anche la funzione di supporto per i pannelli trasparenti. Quest’ultimi sono realizzati da un profilo di bordo in alluminio estruso sul quale sono applicati superiormente ed inferiormente dei film di etfe: all’interno dei cavi e dei profili in acciaio conferiscono rigidità e curvatura diversa ad ogni singolo pezzo. Come filtro alla luce, è stato installato all’intradosso dell’intreccio strutturale e in corrispondenza della copertura un controsoffitto tessile

in membrana di fibra di vetro/ptfe microforato di colore bianco.

Riqualificazione Stazione Ferroviaria Dresda, Germania, 2006

Progettisti: Foster & Partners, Londra e Berlino Consulenti: SSchmitt Stump Fruhauf und Partner, Monaco ( strutture in acciaio e cemento armato); Happold Ingenierburo Gmbh, Berlino con Buro Happold Londra (membrana) dillmann Confezionatore: Skyspam (Europe) Gmbh, Rimsting Installatore: ARGE Dywidag und Heitkamp, Dresda Il progetto di riqualificazione della stazione di Dresda, a opera dello studio Foster&partners, rappresenta un caso emblematico per la sapiente e misurata integrazione di elementi in membrana all’ interno di un edificio storico. Il concetto posto alla base dell’ intervento è il più completo rispetto della preesistenza storica e contemporaneamente il suo rinnovamento attraverso l’ inserimento di innovativi elementi architettonici.

La stazione costruita nel 1898 a opera di Ernst Giese e Paul Weidner si presentava in uno stato di estremo degrado dovuto alla scarsa manutenzione.

Notevolmente danneggiata durante il secondo conflitto bellico, il tetto originale in vetro è stato sostituito in gran parte con un assito in legno, lasciando a pochi lucernari vetrati il compito di illuminare lo scalo sottostante.

L’ intervento di riqualificazione ha voluto eliminare le superfetazioni, restituendo all’ edificio l’ originale leggerezza. I 30.000 mq di copertura della stazione sono stati infatti sostituiti da una membrana tralucente in fibre di vetro/ptfe, la cui vocazione prevalentemente strutturale non sminuisce il suo ruolo di filtro della luce naturale. Di giorno la luce invade lo spazio intrno, riducendo significativamente la domanda di luce artificiale. Di notte, l’ involucro si configura

come una grande lampada urbana retroilluminata che irradia luce sulla città riqualificando il contesto.

La sostituzione della copertura ha imposto anche il rinforzo delle strutture di sostegno in ferro, pensate originariamente per sopportare solo carichi verticali e non tensioni orizzontali derivate nell’ inserimento della nuova membrana, attraverso una struttura in acciaio invisibile. I ferzi in vetro/ptfe di dimensioni circa 10x 14m corrono tra una arcata e l’ altra unendosi in corrispondenza dei tubolari della nuova struttura in acciaio, favorendo l’ assorbimento dei carichi della membrana e la loro ripartizione in modo omogeneo sulle strutture sottostanti.

L’ andamento curvilineo della volta ha imposto un approfondito studio sulla modalità di ancoraggio della membrana alla struttura portante e l a messa a punto di un complesso sistema di allontanamento delle acque piovane, senza far uso di canaline a vista. Ogni due arcate la copertura in membrana si avvalla, generando un punto di raccolta e drenaggio delle acque piovane mentre in corrispondenza delle altre arcate la membrana è sostenuta da alcuni cavi di acciaio sospesi tra il padiglione mediano e quelli laterali. Le forme slanciate delle strutture in ferro e la traslucenza del nuovo involucro in membrana sottolineano il carattere effimero e dinamico dell’ edificio, vivacizzando e nel contempo rasserenando lo spazio di di transito sottostante. L’ intervento di riqualificazione ha imposto anche il rinnovamento della grande cupola vetrata a pianta quadrata alta 34m che sovrasta l’ atrio di ingrasso della stazione. Originariamente nascosto da un controsoffitto, il lucernario è stato valorizzato attraverso l’ integrazione di una struttura sottostante in cuscini pneumatici in etfe semoventi con funzione di filtro luminoso e di controllo della ventilazione interna.

Modern Tea House, Museo Mak Francoforte,Germania, 2007 Progettisti: Kengo Kuma, Giappone Consulenti: form TL, Radolfzell, Germania Confezionatore: Canobbio, Castelnuovo Scrivia (Alessandria), Italia Installatore: Canobbio, Castelnuovo Scrivia (Alessandria), Italia Una innovativa Casa del the giapponese è stata rivestita dal punto di vista formale e materiale dall’ architetto Kengo Kuma e allestita temporaneamente al Museo MAK di Francoforte.

A una struttura perimetrale in acciaio attrezzata con impianto di pressurizzazione e di illuminazione si collega un involucro pneumatico a due layer di tessuto Tenara, collegati tra loro da un innovativo sistema di giunti a dischi passanti che conferiscono all’ insieme un inusuale aspetto “a materasso”.

E’ interessante notare come la forma della moderna casa del the si sia modificata più volte dal primo schizzo dell’ architetto Kuma, per plasmarsi definitivamente al materiale tessile prescelto, il tessuto Tenara, un monocomponente di ptfe espanso rivestito di ptfe di nuovissima generazione che coniuga leggerezza estrema con un’ interessante permeabilità alla luce.

La traslucenza del tessuto risulta ancor più messa in risalto dalla quasi completa opacità dei dischi di giunzione dei due layer di membrana. alluminio. agganciata al sistema strutturale principale.

Torre Di Controllo Dell’ Aeroporto Aeroporto Internazionale, Vienna 2005 Progettisti: Zechner & Zechner ZT Gmbh, Wien Consulenti: Strutture in acciaio: Peter Mandl, Wien + Thomas Lorenz ZT, Grraz. Esecutivi membrane: IPL Gmbh, Radolfzell formTL Gmbh, Radolfzell Confezionatore: Covertex, Obing/KFM, Wallhausen Installatore: Montageservice SL GmbH, Halbergmoos La torre di controllo dell’ aeroporto internazionale di Vienna, realizzata nel 2005 dagli architetti Zechner & Zechner, con i suoi 3.300 mq di tessuto rivestito in vetro/ptfe crea un riferimento luminoso nel territorio, con funzione non solo di avvistamento ma anche di comunicazione. La superficie tessile è infatti retroilluminabile e divente, in particolari occasioni, un inusuale schermo di proiezione a 360°.

Biblioteca Del Palazzo Di Giustizia Di Pesaro Pesaro, Italia, 2005 Progettisti: Giancarlo De Carlo con Monica Mazzolani, MTA associati Consulenti: Progetto esecutivo e direzione lavori: Monica Mazzolani e Francesco de Agostani Committente: tribunal di Pesaro Confezionatore: Canobbio, Castelnuovo Scrivia (Alessandria) Installatore:Canobbio, Castelnuovo Scrivia (Alessandria) Sempre più spesso gli edifici pubblici sono grandi costruzioni polifunzionali nei quali si rende necessario, al di sotto nel più ampio spazio coperto, definire degli ambienti dalla spazialità ridotta, conclusa, da destinarsi a una precisa e sindola funzione.

Anche in questa occasione, le tensostrutture a membrana possono dare una risposta appropriata.

E’ il caso per esempio della biblioteca che gli architetti Giancarlo De Carlo e Monica Mazzolani hanno realizzato nel nuovo Palazzo di Giustizia di Pesaro nel 2004. E’ stato utilizzato un unico layer di tessuto traspirante in tessuto ptfe, dal momento che la funzione principale è quella di creare un ambiente raccolto e ben delimitato dai percorsi che tutto attorno si sviluppano, capace al tempo stesso di fruire dell’ illuminazione diretta del sole irradiato dal grande lucernario vetrato posto sulla copertura dell’ edificio.

Proprio la traslucenza della membrana tessile permette all’ interno della biblioteca l’ ingresso di una chiara luce diffusa adatta alla lettura, schermando però la vista diretta di ciò che accade all’ esterno.

Vanno sottolineati alcuni ulteriori vantaggi di questa particolare scelta costruttiva: la tensostruttura a membrana riesce a creare una particolare continuità superficiale, tutta intrinseca alla flessibilità e alla maneggevolezza del rivestimento tessile, risulta inoltre

di veloce installazione alla struttura metallica visibile all’ interno e, con la sua leggerezza, dà un contributo praticamente irrisorio nel calcolo dei carichi cui la struttura stessa deve resistere.