Impresa & Cantiere
INVOLUCRO PANNELLI METALLICI
Strutturali, coibentati, Giacomo Cusmano
874
in facciata
l tema dei grandi edifici per attività pubbliche o di uso pubblico richiede, da parte di progettisti e imprese, l’impiego di tecnologie di facciata altamente prestanti in termini di benessere ambientale, ma nel contempo con dettagli semplici da realizzare in opera, dove la “buona regola dell’arte” (tipica di lavori artigianali di carpenteria eseguibile in piccoli interventi edili) è sostituita da un evoluto studio progettuale di dettaglio con un costante controllo delle operazioni di posa in fase esecutiva. A tali soluzioni tecnologiche di facciata è richiesta serialità e semplicità esecutiva, ma senza per questo prescindere da soluzioni finali estetiche di pregio anche personalizzabili in riferimento al singolo caso di studio. In tale ottica interessanti spunti innovativi di pregio possono giungere dai sistemi costruttivi a grandi pannelli metallici già coibentati da giustapporre in opera in breve
I
Specializzata 179 ◆ Novembre 2008 una rivista della BE-MA editrice - Milano
Il progetto di nuovi alberghi, centri commerciali, unità ufficio, poli espositivi o spazi lavorativi in genere è imprescindibile dalla ricerca di soluzioni di facciata altamente prestanti in termini energetici, acustici e antincendio. E al contempo di rapida esecuzione in cantiere, e a un costo contenuto. Va in questa direzione l’uso di pannelli strutturali iperisolati da porre in opera a secco. Ma capire la tecnologia e le sue fasi costruttive è importante …
tempo e senza che vi siano eccessivi costi di lavorazione in loco. Il sistema costruttivo di pannelli a sandwich composti da due lamiere metalliche con all’interno una lana minerale svolgente la primordiale funzione di isolante termico (ma non solo, si sottolinea) non è certo nuovo, soprattutto se si richiama alla memoria opere secondarie di copertura; viceversa, l’innovazione che si può portare in facciata è notevole soprattutto se si è in grado di garantire l’autoportanza strutturale dei pannelli sulle grandi luci di vuoto di interpiano (3-6 metri) tipiche degli interventi edili per alberghi, uffici o capannoni di unità produttive. Il sistema costruttivo a grandi pannelli I requisiti di fondo richiesti a una facciata per costruzioni ad uso pubblico sono principalmente: • ottimo isolamento acustico e termico; • elevata resistenza al fuoco; • elevata tenuta all’acqua piovana; • resistenza strutturale ad azioni di vento - vibrazioni; • semplicità costruttiva; • ragguardevole durata nel tempo; • costo globale contenuto. Nel caso in esame il concetto di fondo con cui ottenere l’insieme di prestazioni funzionali è quello di affidare un forte ruolo a pannelli sandwich costituenti un “involucro a cappotto isolante” dello scheletro strutturale dell’edificio, dove cioè tutti i ponti termici quali quelli tipici come pilastri e solette sono corretti e coperti.
Partendo dalla struttura dell’edificio la sequenza costruttiva tipica può essere così delineata: • sullo scheletro portante perimetrale dell’edificio si predispongono (laddove occorrenti) profili metallici di livellamento e di supporto costituenti una sottostruttura per la facciata a pannelli di involucro ed altresì il sistema di aggancio dei futuri serramenti vetrati; • con semplici pinze di aggancio e ordinari bracci meccanici si montano in opera, (dall’esterno si sottolinea) i pannelli metallici isolanti che formano l’involucro di facciata, cui seguono ovviamente fissaggi meccanici al supporto sottostante e profili-guarnizioni di raccordo piuttosto che scossaline di chiusura tra un pannello e l’altro aventi per lo più funzione estetica; • se ritenuti necessari dal progettista, dall’interno di ogni singolo piano si procedono a giustapporre eventuali strati di completamento (quali ad esempio feltri acustici o cavedi impiantistici); • si procede al montaggio dei serramenti e delle scossaline di sigillatura tra pannelli di facciata e serramenti; • da ultimo, sempre dall’interno, si provvede a realizzare una controparete di completamento e finitura; usualmente, per semplicità costruttiva e rapidità esecutiva, tale scelta ricade su pareti in cartongesso, ma ovviamente vi è totale libertà di progetto in caso si vogliano effetti interni e prestazioni differenti. I punti critici A fronte della soprascritta sequenza operativa di realizzazione, è chiaro che se da un lato vi può essere un pannello composito Possibili alternativi effetti compositivi architettonici delle facciate a grandi pannelli (Fonte Trimo Italia)
Specializzata 179 ◆ Novembre 2008 una rivista della BE-MA editrice - Milano
875
Impresa & Cantiere
Sequenza operativa per la messa in opera di una facciata a grandi pannelli strutturali isolanti:
Lo scheletro strutturale di partenza dell’edificio. A sinistra, il montaggio della sottostruttura metallica per il sostegno dei serramenti e per ottenere un’efficace rettifica del supporto di facciata. A lato, fissaggio con viti autofilettanti della sottostruttura della facciata ai pilastri in acciaio dell’edificio, previa verifica con laser ottico della verticalità finale del piano di posa dei pannelli. A sinistra, sottostruttura a montanti verticali in corrispondenza dei setti in calcestruzzo armato; si noti la squadretta di base in grado di consentire regolazioni nell’allineamento verticale.
A lato, sottostruttura metallica in corrispondenza del parapetto di copertura. A sinistra, smontaggio del ponteggio e montaggio dei grandi pannelli di facciata dall’esterno mediante braccio meccanico e cestello elevatore per gli addetti ai lavori. A lato, messa in opera dall’esterno delle viti di fissaggio dei pannelli e degli appositi profili giunti di chiusura estetica e di sigillatura tra un pannello e l’altro attiguo. Completamento della facciata.
altamente prestante, dall’altro il risultato finale lo si ottiene se e solo se vi è un accorto studio dei dettagli di raccordo (sia per ciò che attiene le unioni verticali che orizzontali) tra: • un pannello ed il successivo; • tra il pannello ed i serramenti; • nelle zone d’angolo; • in sommità nei punti di intersezione con la copertura; • inferiormente in corrispondenza del basamento a quota 0.00 o in corrispondenza di tettoie sporgenti a quote differenti; • nei generici punti dove, per scelte architettoniche, vi è un cambio nella tecnologia del rivestimento di facciata. In tale ottica, il sistema costruttivo a pannelli è generalmente impostato sull’impiego di pannelli di base aventi conformazione laterale non del tipo rettilinea, bensì a incastro “maschio-femmina” così garantire la tenuta all’acqua della linea di giunto (tale prestazione deve essere ovviamente il risultato finale di prove sperimentali in laboratorio). In cantiere, a tale sovrapposizione deve seguire immediatamente un’operazione di serraggio e fissaggio mediante viti meccaniche nei punti prestabiliti dal sistema costruttivo. Se la logica costruttiva di sovrapposizione dei pannelli è semplice, diversi e a volte complicati sono i problemi da risolvere che si possono riscontrare in opera.“Errare è umano”, ma ovviamente una buona partenza data da un preventivo sguardo ai casi tipici di errori esecutivi in cantiere (o progettuali), aiuta a ridurre la probabilità di insuccessi. Il deposito in opera del materiale Una facciata a grandi pannelli strutturali viene montata in poche settimane, anche se l’edificio è di ragguardevole dimensione; pertanto, fondamentale è la predisposizione di un’ampia area di cantiere (per il deposito delle cataste dei pannelli) facilmente raggiungibile da mezzi meccanici di trasporto.
876
Specializzata 179 ◆ Novembre 2008 una rivista della BE-MA editrice - Milano
1a 1a-1b Sezioni tipo dei pannelli
1b 2 Gli elementi base del sistema di facciate a pannelli sandwich metallici
3
3 Fissaggio dei pannelli alle strutture metalliche mediante vite di fissaggio e profilo giunto a vista 4 Fissaggio dei pannelli con viti nascoste alla vista
2
4
Ovviamente tale area deve essere riservata a tale funzione, in quanto i pannelli che sono già rifiniti, per quanto resistenti sono facilmente danneggiabili da urti. Pellicola protettiva sui pannelli Come avviene per tutte le superfici metalliche, graffi accidentali dovuti a urti con parti taglienti di strumenti di lavoro o improvvise schegge durante le operazioni di posa e di fissaggio possono danneggiare definitivamente i pannelli; una facciata metallica che sin dal primo giorno di vita si presenta con graffi chiaramente visibili perde sicuramente di pregio. Per evitare ciò i produttori di pannelli forniscono i medesimi di una pellicola protettiva trasparente che bisogna avere l’accortezza di eliminare solo a montaggio eseguito! Viceversa si ricorda che un eccessiva permanenza sotto il sole per un lunghissimo periodo può rendere poi difficile la rimozione di tale protezione. Ogni operazione va fatta nel
Dalla documentazione tecnica, Trimo Italia
giusto momento. Il preventivo controllo della verticalità dell’edificio: lo scheletro strutturale della costruzione, sia che si tratti di un’opera in c.a. che in acciaio (per quanto bene possano essere stati svolti i lavori) di fatto non è mai perfettamente un piano verticale, ma tra i piani superiori ed inferiori vi possono essere errori di filo a piombo anche di parecchi centimetri; il riuscire ad ottenere una facciata finale perfettamente verticale è condizione fondamentale sia per un discorso estetico e sia per un comportamento adeguato di tenuta all’acqua e all’aria delle giunzioni tra i pannelli. In tal senso importante è non fissare direttamente i pannelli di involucro sulla struttura portante, ma giustapporre tra rivestimento e supporto strutturale una sottostruttura metallica avente possibilità di microregolazioni in verticale. Per chi installa le facciate tale lavoro di precisione (lo si ripete: indispensabile) è facilmente ottenibile mediante un livello laser con controllo planare bidirezionale.
Specializzata 179 ◆ Novembre 2008 una rivista della BE-MA editrice - Milano
877
Impresa & Cantiere
7 Sollevamento dei grandi pannelli sandwich: il sistema a ventosa e il sistema a pinze per singoli pannelli, imbracatura multipla per cataste di pannelli (Dalla documentazione RW panel)
Attenzione alla dilatazione dei metalli Come è noto dalla fisica tutti i componenti metallici subiscono forti dilatazioni al variare della temperatura; è dunque condizione auspicata per un corretto comportamento della facciata metallica, che la sottostruttura metallica di supporto dei pannelli e dei serramenti possieda unioni alla struttura dell’edificio con asole ovalizzate tali da permettere il movimento termico, pur bloccando i componenti in presenza di azioni ortogonali da vento; altresì è
bene che nella direzione della maggiore lunghezza l’unione tra pannelli avvenga mediante materiale elastico poi da ricoprire con apposita scossalina di rifinitura; Attenzione ai giunti strutturali dell’edificio Per edifici più lunghi di 40 m è verosimile che il progettista dell’edificio abbia previsto in facciata un giunto strutturale. Il progetto delle facciate (sottostruttura + pannelli) e il relativo sistema di
Giustapposizione orizzontale di due pannelli attigui: si noti la sagomatura ad incastro maschiofemmina dei pannelli in grado di impedire l’ingresso di acqua piovana dall’esterno.
Predisposizione in cantiere di un’apposita area di deposito delle cataste di pannelli.
878
Specializzata 179 ◆ Novembre 2008 una rivista della BE-MA editrice - Milano
posa devono ovviamente contemplare la possibilità che avvengano detti movimenti senza che nel tempo vi sia un trascinamento errato di pannelli o, ancor peggio, la loro rottura trasversale. Nel dubbio è forse più opportuno prevedere una scelta estetica differente a pannelli continui posti sul giunto, come ad esempio un apposito rivestimento in scossalina; Viti di fissaggio calcolate per resistere allo strappo: dato che una facciata in pannelli riveste un edificio si potrebbe ingenuamente pensare che l’azione del vento si esplichi semplicemente sotto forma di un’azione di pressione che fa appoggiare i pannelli alla costruzione sottostante, dove pertanto le viti di fissaggio servano per lo più per non far cadere i pannelli verso il basso sotto il proprio peso verticale. I diversi studi di aerodinamica applicati agli edifici dimostrano viceversa che (soprattutto lungo gli spigoli della costruzione, nei piani alti) si manifestano vortici d’aria di risucchio delle facciate e quindi azioni di depressione sugli elementi costruttivi che tendono a “strappare” i componenti appesi. Non va poi dimenticata la fase di cantiere in cui ancora non vi sono i serramenti e di fatto la facciata monodirezionale si può trovare completamento esposta all’azione del vento, come avviene per una vela di una barca. In conclusione il fissaggio dei grandi pannelli isolanti non deve essere il risultato di una mera esperienza dei posatori; le viti di fissaggio non si posizionano in numero casuale, ma devono essere conseguenza di un calcolo strutturale di un professionista ingegnere. Scossaline di raccordo dello stesso materiale dei pannelli: se il prin-
Dettaglio di raccordo tra pannello e serramento (Dalla documentazione Trimo Italia)
Fissaggio dall’esterno, mediante viti appositamente calcolate, dei pannelli della facciata alla sottostruttura metallica.
Squadretta di aggancio della sottostruttura metallica; si notino le asole ovalizzate per permettere la dilatazione termica dei componenti.
Un’alternativa ai pannelli sandwich precomposti dalle analoghe prestazioni: facciata metallica ventilata a secco composta da doghe e da pannelli isolanti da montare in opera 1 - Struttura metallica; 2 - doghe orizzontali; 3 - guarnizioni; 4 - pannelli isolanti; 5 - profilo di supporto; 6 - profilo distanziatore; 7 - doghe di rivestimento esterne; 8 - viti di fissaggio (Dalla documentazione Montana Bausysteme AG - Svizzera)
Specializzata 179 ◆ Novembre 2008 una rivista della BE-MA editrice - Milano
879
Impresa & Cantiere
Posizionamento dei telai delle finestre e sigillatura con schiuma dell’eventuale interspazio.
Una pellicola protettiva da rimuovere a fine lavori protegge sempre la superficie metallica esterna da accidentali graffi.
cipio di giustapporre delle scossaline di raccordo in copertura ai pannelli o sui fianchi e di sigillare le medesime con mastici o appositi prodotti è teoricamente corretto, se si procede “al risparmio” di fatto si rischia nel tempo di vanificare la corretta tenuta all’acqua. In fase di appalto può ingenuamente capitare di far eseguire le facciate da un impresa, procedere poi con altre lavorazioni (quali ad esempio l’impermeabilizzazione di copertura) e solo successivamente predisporre le opere di lattoneria ad opera di altro operatore. Il risparmio o la praticità del lavoro può determinare uno spiacevole equivoco tecnico. Le facciate metalliche sono infatti composte da lamiere in acciaio, mentre le lattonerie tradizionali vengono normalmente pensati in rame o (per questioni estetiche di similitudine) in alluminio. Che grosso errore! Con il caldo e il freddo acciaio e alluminio si dilatano differentemente e quindi il loro “sposalizio” sarà sempre difficoltoso, con forti rischi per una corretta tenuta all’acqua. In conclusione è bene ricordare che tutte le opere di lattoneria a ridosso della facciata devono essere appaltate allo stesso produttore delle facciate in pannelli, o quanto meno essere realizzate in acciaio similare. Grandi vetrate con struttura in alluminio combinate a pannelli opachi con struttura in acciaio:“lo sposalizio tra i due sistemi costruttivi differenti è possibile, ma ricordando nuovamente che acciaio e alluminio si dilatano in maniera differente, occorre evitare che i diversi movimenti di dilatazione della sottostruttura metallica deformino i serramenti (ovvero che vi sia un’eclatante perdita di tenuta nel punto di giunto); per grandi vetrate… l’impiego della sottostruttura metallica dei pannelli come elemento portante anche delle parti vetrate di ampie dimensioni se teoricamente fattibile di fatto può portare a non pochi rischi
880
Specializzata 179 ◆ Novembre 2008 una rivista della BE-MA editrice - Milano
di tenuta all’acqua nel tempo. A scanso di dubbi … è bene che in detti casi ad un montante verticale in acciaio dei pannelli si affianchi un analogo montante, questa volta in alluminio, per il serramento vetrato. Ovviamente intercalando nel mezzo una guarnizione elastica e posizionando superiormente una scossalina fissata esclusivamente all’una o all’altra struttura. La sigillatura di serramenti Per finestre di ridotte dimensioni è possibile ritagliare i pannelli e, con il preventivo studio di una sottostruttura metallica, ottenere qualsivoglia inserto vetrato. Da un punto di vista tecnico è sicuramente più sicuro e conveniente provvedere alla posa dei serramenti dall’esterno (e non dall’interno) mediante apposito cestello sollevante, alla quota occorrente, materiali e operatori di posa. Il controtelaio del serramento viene fissato alla sottostruttura metallica mediante viti autofilettanti poi da nascondere con una scossalina di riquadro dell’intera opera. Al fine di ottenere una parete finita acusticamente performante, senza ponti energetici e senza infiltrazioni di aria, è bene che alla posa del serramento segua la sigillatura con schiuma poliuretanica (o altro prodotto sigillante di equivalente prestazione) dell’interspazio tra controtelaio della finestra e pannelli. La scossalina finale di davanzale (ma altresì di riquadro dell’intera asola finestra), diviene l’elemento finale di completamento estetico, ma non va dimenticato l’importante ruolo che ha la stessa di elemento “stacca-gocce” durante una pioggia: tale funzione può essere ottenuta con banale sagomatura e piegatura della lamiera, ricordando ovviamente che la stessa va ricavata su entrambi i lati laterali del vano e sia sotto che sopra. ■
