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Reusable precast steel-concrete composite floors

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Una tecnologia di costruzione riutilizzabile riduce la CO2 e i rifiuti

Partendo da un principio di sostenibilità generale, il riutilizzo di materiali è spesso preferibile al riciclaggio. REUSE adotta questo principio nel settore edile, realizzando una tecnologia per un facile riutilizzo in diversi progetti edilizi, a beneficio dell’ambiente grazie alla minore produzione di anidride carbonica e rifiuti inquinanti.

Tecnologie industriali

Come menzionato in una relazione recente dell’OCSE, l’acciaio e il cemento, due dei materiali da costruzione più comuni, quando messi insiemi sono responsabili di (circa) il 15 % delle «emissioni a livello mondiale derivanti dalla combustione degli impianti energetici e di anidride carbonica proveniente da processi industriali». La diminuzione della quantità di acciaio e cemento potrebbe contribuire in maniera considerevole alla riduzione delle emissioni di CO2. Inoltre, i rifiuti da demolizione di frequente finiscono nelle discariche, aumentando l’inquinamento. Il progetto REUSE, sostenuto dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, ha creato due connettori a taglio innovativi da utilizzare in edifici compositi in acciaio-cemento smontabili. «Ciò risolve il problema della demolizione poiché è possibile smontare e riutilizzare facilmente i componenti dell’edificio, e si rivela un processo migliore del riciclaggio, che comunque produce CO2», afferma George Vasdravellis, supervisore della ricerca.

Due modelli di connettori

Di solito, le prassi edilizie rendendo pressoché impossibili lo smontaggio e il riutilizzo dei componenti strutturali. Se da un lato gli edifici sono normalmente progettati per una durata di vita di 40-50 anni, dall’altro la loro ristrutturazione o riqualificazione potrebbe risultare necessaria molto prima. A ciò si aggiunge la questione degli edifici temporanei, eretti ad esempio per eventi sporadici quali i giochi olimpici, che spesso diventano inutili dopo l’evento e quindi vengono semplicemente demoliti, comportando un maggiore numero di rifiuti. Gli edifici compositi sono costituiti da sezioni in acciaio e lastre di cemento prefabbricato, collegate tra di loro da connettori a taglio, così denominati poiché sono in grado di sopportare forze di taglio, rendendo le travi composite risultanti nettamente più forti di quanto lo sarebbero senza i connettori. Tuttavia, i connettori a taglio tradizionali sono saldati sull’acciaio e incorporati nel cemento, rendendone impossibile la separazione e il riutilizzo. I connettori a taglio smontabili di REUSE permettono di separare facilmente le lastre e le sezioni in acciaio per poterle riutilizzare in nuovi progetti. La progettazione dei componenti da costruzione fa sì che sia possibile fabbricarli facilmente esternamente e in seguito installarli velocemente in cantiere. In definitiva, il progetto ha concepito due tipi di connettori: uno imbullonato e uno ibrido imbullonato-saldato, entrambi smontabili. Le prove di laboratorio hanno verificato il comportamento dei connettori per valutarne le proprietà strutturali e le risposte alle sollecitazioni. Successivamente, alcuni modelli informatici sono stati tarati rispetto a questi risultati di prova, prima di simulare una serie di scenari probabili per mettere alla prova l’affidabilità dei connettori. Infine, il gruppo ha eseguito alcune «prove di spinta» meccaniche, per controllare la resistenza e la resilienza dei materiali compositi e garantire la conformità alle norme europee, in particolare all’Eurocodice 4. «Le prove effettuate hanno dimostrato che è possibile progettare i nostri due connettori a taglio smontabili con proprietà strutturali vantaggiose per edifici o ponti compositi in acciaio-cemento», aggiunge Vasdravellis.

A favore dell’ambiente e della salute umana

L’impiego di strutture smontabili e riutilizzabili nel settore edile, come nel caso del progetto REUSE, riduce le emissioni di CO2 e i rifiuti nelle discariche risultanti da demolizioni inutili, a vantaggio sia dell’ambiente che della salute umana. Da un punto di vista di più ampio respiro, l’adozione di concetti di «progettazione per il riutilizzo» nel settore edile contribuirà al conseguimento degli ambiziosi obiettivi ambientali stabiliti dall’UE. «I nostri modelli sono innovativi e soddisfano tutti i requisiti in termini di praticità, prestazioni strutturali e caratteristiche sostenibili», osserva Vasdravellis. Per avvicinare la tecnologia alla commercializzazione, il gruppo si occuperà di verificare ulteriormente i propri modelli su travi in scala reale. Ciò permetterà l’esecuzione di valutazioni più avanzate di vari fattori, tra cui resistenza alla fatica in presenza di carichi ripetuti, importanti per i ponti, e la resistenza al carico ciclico, importante per le regioni sismiche. Inoltre, serviranno ulteriori analisi del ciclo di vita delle strutture avvalendosi della tecnologia proposta per accelerare l’elaborazione delle politiche e delle procedure necessarie pertinenti alle strutture riutilizzabili/smontabili.

Parole chiave

REUSE, costruzione, cemento, acciaio, composito, riutilizzabile, sostenibile, rifiuti, demolizione

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