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Sep 14, 2023

L'ETH di Zurigo crea un soffitto in lastre di cemento dai contorni drammatici

I ricercatori dell’università tecnologica ETH di Zurigo hanno creato un soffitto profondamente increspato chiamato HiRes Concrete Slab, che secondo loro consente di risparmiare energia offrendo allo stesso tempo un’estetica spettacolare. Gli HiRes

I ricercatori dell’università tecnologica ETH di Zurigo hanno creato un soffitto profondamente increspato chiamato HiRes Concrete Slab, che secondo loro consente di risparmiare energia offrendo allo stesso tempo un’estetica spettacolare.

L'HiRes Concrete Slab è un prototipo installato presso l'edificio di ricerca NEST dell'ETH di Zurigo nella città svizzera di Dübendorf, dove costituisce il soffitto di uno spazio ufficio utilizzato dai ricercatori di robotica.

Il team Digital Building Technologies (DBT) dell'ETH di Zurigo ha collaborato con il Block Research Group (BRG) e Architecture and Buildings Systems (A/S) per sviluppare la soletta a guscio sottile.

È stato progettato per mostrare i vantaggi dell’utilizzo di casseforme stampate in 3D, tra cui “la riduzione dei materiali, i servizi di costruzione integrati e l’estetica spettacolare della forma libera”, ha affermato il team.

Il calcestruzzo è stato versato in 43 sottili stampi stampati in 3D per realizzare il soffitto: i contorni più spessi sulla lastra sono le giunture in cui questi stampi si incontravano. Gli stampi erano supportati da una cialda di legno tagliata al laser.

Il metodo di costruzione richiede una quantità minima di materiale e ha consentito ai ricercatori di integrare servizi di costruzione come riscaldamento, raffreddamento e ventilazione durante il processo di costruzione.

Sviluppati dal team A/S, quattro condotti di ventilazione personalizzati sono stati stampati in 3D con polimero nella struttura prima che il calcestruzzo fosse versato.

"La geometria di questi condotti è progettata per ottimizzare il flusso d'aria e ridurre al minimo l'energia meccanica", ha detto a Dezeen il dottorando della DBT Andrei Jipa.

“Essenzialmente, questi condotti d’aria stampati in 3D sono più efficienti dei sistemi standard grazie alla loro geometria aerodinamica”.

Inoltre, la complessa modellazione della lastra svolge un ruolo funzionale, poiché fa parte del sistema idronico di riscaldamento e raffreddamento.

"Il disegno sull'intradosso è ispirato ai circuiti di riscaldamento e raffreddamento dei tubi idronici progettati dal team A/S", ha affermato Jipa. "La superficie risultante è una superficie radiante molto efficiente con prestazioni termiche migliori rispetto alle lastre piane convenzionali."

Il modello è stato ottimizzato dal punto di vista computazionale per soddisfare i criteri richiesti, con il team di progettazione umana che ha curato i risultati per creare una composizione equilibrata.

Oltre a ottimizzare i contorni per le prestazioni termiche, il team ha dovuto assicurarsi che il design della cassaforma si adattasse alla scatola di stampa 3D e che potesse essere facilmente rimosso dallo stampo.

La lastra ha uno spessore di soli 50 millimetri, mentre i suoi contorni più spessi sono profondi 300 millimetri e larghi 25 millimetri.

Ha una forma leggermente a volta, poiché questa forma sfrutta l'elevata resistenza alla compressione del calcestruzzo, consentendo di utilizzare meno materiale rispetto a una lastra piana.

"La volta ha una forma funicolare progettata con precisione, che trasferisce tutti i carichi attraverso la pura compressione", ha detto Jipa. "Progettare la volta in modo che sopporti solo le forze di compressione gioca a favore della resistenza del calcestruzzo, che è più debole in tensione."

"Ciò significa che, grazie alla geometria della funicolare, il calcestruzzo viene utilizzato in modo molto efficiente, solo in compressione, e quindi possiamo ridurre la quantità di calcestruzzo utilizzato."

Per resistere alla spinta orizzontale generata dall'arco sono presenti quattro tiranti, uno su ciascun bordo della soletta.

Il soffitto a lastre decora l'ufficio del team EMPA Robotics, che staziona sotto di esso nell'unità HiLo dell'edificio NEST. Oltre ad essere attraenti da vedere, le creste aiutano a disperdere il suono in modo che l'ufficio non sia così rumoroso.

L'edificio NEST ospita anche la DFAB House, che mette in mostra tecnologie di costruzione digitale all'avanguardia, inclusa una versione precedente del soffitto in lastre di cemento.

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