Fra le proprietà fisiche del vetro, la trasparenza è senz’altro la più importante: essa è lo scopo principale del suo utilizzo in edilizia conferendo agli elementi in vetro specifiche qualità architettoniche. Il vetro ha poi un’elevata durezza, nell’ordine di circa 6 nella scala di Mohs (resistenza alla scalfittura) e compresa tra 400 e 500 in quella di Knoop, tuttavia può essere scalfito da diversi materiali.

Nel suo uso strutturale il vetro è da considerare come materiale con comportamento elastico lineare, che quindi non manifesta deformazione residua e non è in grado di ridistribuire plasticamente le tensioni. Il vetro risulta sensibile alla presenza di imperfezioni, quali microfratture ed inclusioni. Al fine di rimediare a queste caratteristiche esistono procedimenti come la tempra in modo da fornire al vetro uno stato di precompressione superficiale che conferisce maggiore resistenza. Il vetro temprato è ottenuto raffreddando lentamente la miscela vetruosa fusa, successivamente viene riscaldata fino al punto di rammollimento in modo che la lastra di vetro dopo essere tornata a temperatura ambiente, risulti fino a due o tre volte più resistente. Il vetro così trattato presenta quindi uno stato di trazione all’interno della lastra e una forte compressione sulle superfici, da cui deriva la maggior resistenza.

Altra tecnica per migliorare la resistenza è il vetro indurito, ottenuto con un trattamento termico simile a quello dei vetri temprati; fondamentalmente la differenza consiste in una minore temperatura di riscaldamento del vetro e in un raffreddamento più lento, eseguito sempre mediante getti d’aria, ma molto meno potenti. La tensione di compressione che si genera sulla superficie è minore rispetto a quella di un vetro temprato, quindi si hanno inferiori resistenze a trazione, circa 80 N/mm2, comunque quasi doppia rispetto a quella di un normale vetro. Nell’intento di rimediare alla tipica fragilità del vetro, oltre ai processi di rafforzamento sopracitati, va evidenziato anche il ricorso al multistrato, capace di garantire una resistenza meccanica significativa per le possibilità architettoniche del vetro, proprio nel caso delle facciate strutturali e degli elementi portanti di molte strutture contemporanee interamente vetrate.

Tra le principali applicazioni del vetro in architettura come non citare le facciate vetrate, con geometrie e superfici più o meno estese. Nei sistemi di facciata è possibile distinguere quattro elementi funzionali essenziali:

• l’elemento base, ovvero la semplice lastra di vetro o il vetrocamera;
• la struttura portante, ovvero la struttura sulla quale vengono fissate le lastre di vetro e gli altri elementi della vetrata, e alla quale vengono trasmessi tutti i carichi;
• il fissaggio, ovvero il sistema che consente la trasmissione dei carichi dalla lastra all’ossatura principale;
• il giunto, ovvero l’insieme di quegli elementi di correlazione e tenuta

Le diverse tipologie di facciate strutturali in vetro-acciaio realizzate negli ultimi anni si possono suddividere fondamentalmente in due grossi gruppi in base alle condizione di posa delle lastre di vetro: facciate a “lastre indipendenti” o facciate a lastre “dipendenti”. Le prime consentono la realizzazione di ampie superfici in cui ogni lastra viene agganciata alla struttura portante mediante appositi sistemi di fissaggio che assorbono i carichi dovuti al peso proprio e alle sollecitazioni esterne. Questi sistemi sono studiati in modo che, in caso di rottura di una delle lastre, non si abbia alcune conseguenza rilevante sull’intera integrità della struttura globale. Dal punto di vista statico le lastre, oltre al peso proprio che però agisce nel piano della lastra stessa, devono sostenere la pressione del vento. Il pannello vetrato si comporta così come una piastra, ma, a causa dei fori praticati per alloggiare gli elementi di ancoraggio, il carico ultimo di collasso risulta fortemente influenzato dalla distanza del foro dall’estremità della lastra. Tutto ciò è risolvibile grazie l’installazione di giunti particolari denominati “rotulle” che grazie ad un nodo sferico posizionato sulla lastra consentono alla lastra di deformasi liberamente in presenza di vento.

La copertura vetrata viene spesso prevista all’interno di un progetto con lo scopo di conferire particolare enfasi ad opere architettoniche di grande rilevanza. Il problema strutturale principale è dato della resistenza della singola lastra (soggetta ai carichi di vento, neve e di calpestio) a quello della stabilità e deformabilità dell’insieme. In queste strutture estremamente sottili, con curvatura semplice o con luce molto ampia, l’unico modo per risolvere questi problemi di stabilità è con l’inserimento di componenti aggiuntivi come cavi o controventature.

Con le lastre di vetro è anche possibile realizzare pilastri a patto di realizzare alle estremità vincoli che assicurino la completa assenza di momenti flettenti. Sebbene il vetro abbia una buona resistenza a compressione, bisogna garantire che non avvengano rotture causate dalle sollecitazioni a flessione, a tal fine, in fase di progettazione, è buona cosa studiare una struttura, che in caso di rottura di un singolo elemento, essa possa resistere tranquillamente  ai normali carichi cui è sottoposta, per il breve periodo necessario alla sostituzione o riparazione dell’elemento danneggiato. È possibile realizzare sistemi pilastro costituiti da più elementi, che possono essere uniti o rimanere separati come pilastri a sezione aperta oppure a croce con basamento.

Per quanto riguarda la realizzazione di travi in vetro la flessione intorno all’asse forte implica una sollecitazione di trazione lungo il bordo inferiore, per migliorare la resistenza a trazione i progettisti preferiscono solitamente il vetro temperato i cui bordi sono rifiniti prima della tempra.

Punti fondamentali dell’architettura sostenibile sono la compatibilità del progetto, in altre parole riuscire ad integrare nei migliori dei modi l’edificio che si andrà ad edificare con l’ambiente che lo circonda evitando però gli sprechi. Così facendo il progettista assicurerà un benessere psicofisico agli individui che fruiranno della realizzazione, poiché il nuovo edificio non sarà più parte a se stante ma bensì si integrerà con gli elementi della natura e sociali che lo circonderanno.

Ma quali sono gli accorgimenti necessari? Innanzitutto cercare di utilizzare fonti di energia rinnovabili, come acqua (centrali idroelettriche), sole (pannelli fotovoltaici), legna, anziché i combustibili fossili in quanto Il vantaggio che si può trarre dalle fonti rinnovabili rispetto ai combustibili fossili è quello di ridurre al minimo le emissioni di anidride carbonica.

Altro aspetto fondamentale da seguire è la riduzione dei consumi energetici, possibile grazie allo studio in fase di progettazione e di realizzazione dell’orientamento del nuovo edificio del soleggiamento e dell’ombreggiamento e dell’installazione di un impianto di ventilazione meccanica. Non dimentichiamoci anche della coibentazione ruolo fondamentale per ridurre al minimo gli sprechi, e di installare sempre impianti efficienti. A tutto questo sarà sempre buona cosa scegliere attentamente i materiali, essi dovranno essere ovviamente, naturali, ecocompatibili e di cui si conosce la provenienza per poter utilizzare quelli del proprio ambito regionale.

Ma l’Architettura sostenibile abbraccia con decisione anche la componente economica, facendo propria la tecnica della DIAGNOSI ENERGETICA . Un buon progetto di riqualificazione energetica può rivelarsi anche un ottimo investimento sia in termini di valorizzazione immobiliare che di riduzione dei costi energetici di approvvigionamento. Le grandezze economiche da valutare per determinare la bontà dell’investimento sono:

• INVESTIMENTO INIZIALE;
• COSTI;
• BENEFICI;
• TASSO DI SCONTO;
• COSTO DELL’ENERGIA;
• VAN (Valore Attuale Netto);
• PT (Tempo di ritorno);
• INDICE DI PROFITTO (IP);
• TASSO DI RENDIMENTO INTERNO (TIR);
• COSTO DELL’ENERGIA RISPARMIATA (CER);
• INDICE DI VALORIZZAZIONE IMMOBILIARE (IV).

Per concludere, il green building sarà  un trend in forte crescita sia perché guarda al futuro nostro e dei nostri figli, sia perché garantisce un benessere psicofisico ed economico per tutti.

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