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May 26, 2023

Un gruppo di ricerca ridisegna la forma dei pavimenti per ridurre l'uso del calcestruzzo del 75%

Descritta come un “trampolino di lancio” negli sforzi del settore per la decarbonizzazione, la tecnica strutturale sperimentale è stata elaborata dalle università di Bath, Cambridge e Dundee. Secondo il

Descritta come un “trampolino di lancio” negli sforzi del settore per la decarbonizzazione, la tecnica strutturale sperimentale è stata elaborata dalle università di Bath, Cambridge e Dundee.

Secondo il team, composto da ingegneri, matematici ed esperti di produzione, il nuovo pavimento a volta utilizza il 75% in meno di cemento rispetto a un tradizionale pavimento a lastre piane e il 60% in meno di carbonio nella sua costruzione, ma può comunque sostenere lo stesso carico.

Una dimostrazione in scala reale di 4,5 x 4,5 m del pavimento a guscio sottile è stata allestita nel laboratorio NRFIS presso il dipartimento di ingegneria civile dell'Università di Cambridge. La struttura curva è coperta da pannelli di pavimento sopraelevato standard per creare una superficie piana.

Il progetto di ricerca triennale Acorn (automazione delle costruzioni in calcestruzzo) è sostenuto e finanziato dall’UKRI (UK Research and Innovation).

Paul Shepherd, lettore presso il dipartimento di architettura e ingegneria civile di Bath e ricercatore principale di Acorn, ha affermato: "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 Per iniziare il suo viaggio verso l’zero emissioni nette, i lavori di costruzione dovranno utilizzare meno cemento.

"Questa è stata la forza trainante dietro questo progetto, che speriamo possa fare una grande differenza per l'impatto della costruzione."

Attualmente, la maggior parte dei pavimenti degli edifici utilizza spesse lastre piane di cemento solido, che fanno affidamento su molti rinforzi in acciaio per consentire loro di resistere alla tensione.

Shepherd ha affermato che la nuova tecnica non richiede supporti aggiuntivi e che le colonne e le fondazioni potrebbero effettivamente essere "significativamente più piccole" dato che ci sarebbe "circa un quarto del cemento rispetto a una lastra solida".

Ha detto all'AJ: 'Ci sono alcuni tiranti tra le colonne per impedire l'allargamento degli archi. Ma il loro carbonio incorporato è più che compensato dalla riduzione del cemento e dalla rimozione delle armature.'

Alla domanda se la forma ad arco avrebbe influenzato l'altezza e il design dell'edificio, Shepherd ha risposto: 'Non consideriamo il pavimento sopraelevato come uno “spazio perduto”.

'Molti edifici adibiti ad uffici hanno un pavimento sopraelevato per gestire i servizi con un facile accesso, e noi abbiamo appena acquistato un sistema di pavimento sopraelevato standard con piedini regolabili in altezza. Abbiamo progettato la calotta in modo che sia possibile inserire un condotto d'aria di 30 cm sotto di essa lungo il bordo.'

Ha aggiunto: "Si potrebbe dire che, poiché pesa molto meno, potresti effettivamente costruire più alto se la forza delle fondamenta fosse il fattore limitante."

Tuttavia, la nuova forma sarebbe più complicata da realizzare utilizzando le casseforme tradizionali, quindi il team ha sviluppato, parallelamente, uno stampo automatizzato adattabile e un sistema robotizzato di spruzzatura del calcestruzzo che può essere utilizzato in un ambiente di fabbrica fuori sede.

Oltre a questo, il team ha anche creato un software su misura per ottimizzare perfettamente i pavimenti per un determinato progetto di edificio e controllare il sistema di produzione automatizzato per produrli.

Poiché il pavimento viene realizzato fuori sede, dovrà essere trasportato in cantiere e assemblato. Il prototipo dimostra come ciò possa essere realizzato dividendosi in nove pezzi con un sistema di connessione ideato per unire i pezzi insieme. Sono stati incorporati giunti reversibili per consentire di smontare e rimontare il pavimento altrove.

Potresti effettivamente costruire più alto se la forza delle fondamenta fosse un fattore limitante

Per realizzare ogni pezzo del prototipo sono stati necessari solo 30 minuti, mentre per l'assemblaggio dell'intero pavimento è stata necessaria una settimana.

Shepherd ha aggiunto: 'Dopo tre anni di ricerca, è sorprendente vedere i frutti di tutto il nostro duro lavoro dominare il laboratorio e attirare sguardi interessati da tutti coloro che passavano. Non capita tutti i giorni di poter dare il massimo nella tua ricerca!

"Spero solo che un giorno, presto, questo tipo di edifici costruiti automaticamente a basse emissioni di carbonio diventino così diffusi che le persone passino senza accorgersene."

Acorn ha ricevuto finanziamenti dal Regno Unito per la ricerca e l'innovazione nell'ambito del programma ISCF Transforming Construction.