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May 30, 2023

I pavimenti a “guscio sottile” potrebbero ridurre il carbonio nelle costruzioni

Ricercatori britannici hanno creato un nuovo stile di pavimento a volta che potrebbe ridurre l'utilizzo di cemento e contribuire a ridurre l'impronta di carbonio del settore edile. Il pavimento a volta a 'guscio sottile' è stato realizzato dall'a

Ricercatori britannici hanno creato un nuovo stile di pavimento a volta che potrebbe ridurre l'utilizzo di cemento e contribuire a ridurre l'impronta di carbonio del settore edile.

Il pavimento a volta a "guscio sottile" è stato sviluppato da un team di ingegneri strutturali, matematici ed esperti di produzione delle Università di Bath, Cambridge e Dundee. Rispetto ad un tradizionale solaio piano, si dice che l’innovazione utilizzi il 75% in meno di cemento e il 60% in meno di carbonio nella sua costruzione.

La struttura curva a forma di volta è coperta da pannelli di pavimento sopraelevato standard per creare una superficie piana. Creato dal progetto di ricerca ACORN (Automating Concrete Construction), finanziato dall'UKRI, il design del pavimento a forma di volta sfrutta le "proprietà e i punti di forza naturali intrinseci" del calcestruzzo, ha affermato il team.

Il dottor Paul Shepherd, ricercatore principale di ACORN e lettore presso il Dipartimento di Architettura e Ingegneria Civile dell’Università di Bath, ha dichiarato: “Il raggiungimento degli obiettivi di zero emissioni nette recentemente ratificati alla conferenza COP26 richiederà un cambiamento significativo da parte del settore delle costruzioni, che è responsabile di circa metà delle emissioni totali del Regno Unito.

“Poiché il calcestruzzo è il materiale più consumato al mondo dopo l’acqua, e la sua produzione contribuisce per oltre il 7% alle emissioni globali di CO2, il modo più semplice per l’edilizia di iniziare il suo percorso verso l’zero emissioni è utilizzare meno cemento”.

Attualmente la maggior parte dei pavimenti degli edifici utilizza spesse lastre piane di cemento solido, che si affidano alla resistenza alla flessione del calcestruzzo per sostenere i carichi. Il calcestruzzo non è in grado di resistere alla tensione indotta dalla flessione, quindi questi pavimenti necessitano di rinforzi in acciaio. Invece, l'approccio di ACORN è quello di utilizzare il calcestruzzo per ciò che è efficace: resistere alla compressione.

Mettendo il materiale solo dove è necessario e assicurandosi che funzioni in compressione, il progetto ACORN utilizza meno cemento. I ricercatori hanno notato che la forma potrebbe rivelarsi poco pratica da realizzare utilizzando la tradizionale cassaforma temporanea, quindi hanno anche sviluppato uno stampo adattabile automatizzato e un sistema robotizzato di spruzzatura del calcestruzzo che può essere utilizzato in un ambiente di fabbrica fuori sede.

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Oltre a questo nuovo stile di fabbricazione, il team ha sviluppato un software su misura per ottimizzare i pavimenti per un determinato progetto di edificio e controllare il sistema di produzione automatizzato per produrli.

Poiché il pavimento viene realizzato fuori sede, deve essere anche trasportato in cantiere e quindi assemblato. Il team ha diviso il grande pavimento in nove pezzi trasportabili e ha sviluppato un sistema di connessione per unire insieme i pezzi.

Il team ACORN ha affermato di aver incorporato anche giunti reversibili, in modo che il pavimento possa essere smontato e riutilizzato altrove alla fine della vita dell’edificio, promuovendo un’economia circolare nella costruzione.

La praticità del sistema è stata appena dimostrata ai partner industriali di ACORN realizzando un edificio a guscio sottile in scala reale di 4,5 x 4,5 m nel laboratorio NRFIS del dipartimento di ingegneria civile dell'Università di Cambridge.

I primi risultati suggeriscono che, secondo il team, l'approccio di ACORN può garantire "significativi risparmi di carbonio", mentre la ricerca futura probabilmente porterà a risultati migliori man mano che i processi verranno ottimizzati. Per realizzare ogni pezzo è stata necessaria solo mezz'ora, nonostante fosse il primo del suo genere, e l'intero piano ha richiesto una settimana per essere assemblato: le future versioni commerciali potrebbero essere prodotte più rapidamente in strutture industriali dedicate, ritengono i ricercatori.