Tessuti in architettura

Textile Architecture al Politecnico di Milano. Materiali innovativi: l’importanza della formazione dei futuri progettisti.

Lo scorso mercoledì 4 maggio, il ciclo di incontri, organizzati dal Prof. Claudio Sangiorgi (docente dell’Area Tecnologica presso il Politecnico di Milano) con realtà di punta nei singoli settori della produzione edilizia, ha avuto come protagonisti il Dott. Roberto Canobbio e la Dott.ssa Stefania Lombardi di Canobbio Textile Engineering srl, azienda specializzata nella progettazione e realizzazione di strutture tessili e più in generale di strutture cosiddette ‘leggere’.

Dopo una breve presentazione delle competenze dell’Azienda, si è entrati subito nel vivo del tema, illustrando quali sono i materiali impiegati per la realizzazione di “architetture tessili” e le loro peculiari caratteristiche: il ptfe/fibra di vetro (politetrafluoroetilene), il tenara® (tessuti in ptfe espanso), l’etfe (tetrafluoroetilene), il silicone/fibra di vetro e il poliestere/pvc (polivinilcloruro).

Per ciascuno di essi sono stati indicati i valori e le caratteristiche principali dei materiali, quali la durata media, la resistenza all’invecchiamento e allo sporco, la traslucenza, la resistenza alla fiamma, la resistenza alla piegatura, i costi di realizzazione e le applicazioni consigliate. Ad esempio, mettendoli a confronto, è stato mostrato come il tenara® e il ptfe abbiano un’eccellente resistenza all’invecchiamento, mentre il poliestere presenti una non ottimale resistenza allo sporco, oppure come il tenara®, il ptfe e il silicone/fibra di vetro garantiscano tutti un’eccellente resistenza alla fiamma. “Questa carrellata – ha spiegato la Dottoressa Lombardi di Canobbio – è necessaria, per voi futuri progettisti, per comprendere come la scelta del materiale più indicato rispetto alle esigenze del progetto sia la prima fondamentale e decisiva operazione da effettuare per una corretta progettazione”. A tal proposito, ha proseguito la presentazione, aspetti di fondamentale importanza risultano essere la durata nel tempo (si va da una durata media di 10-15 per il poliestere a una durata media superiore ai 30 anni per il tenara®) e i costi di realizzazione, tendenzialmente bassi per il poliestere, elevati per il ptfe/fibra di vetro e medio alti per l’etfe.

I tessuti per l’architettura: caratteristiche e vantaggi

La comunicazione agli studenti ha poi visto una panoramica di esempi di realizzazioni dell’azienda, per ciascuna delle quali sono state illustrate le più salienti caratteristiche dei materiali impiegati.
Il tessuto poliestere pvc (polivinilcloruro) è il più comunemente usato in architettura in quanto offre un miglior rapporto tra costo, prestazioni e durata. Viene commercializzato in 6 tipi differenti, ciascuno dei quali è caratterizzato da un diverso peso per mq e da valori di resistenza in trama e ordito crescenti. Per migliorarne le prestazioni vengono impiegati additivi quali coloranti, stabilizzatori, plastificanti, ritardanti di fiamma e anti muffa. A causa della spalmatura di tali additivi, il PVC si presenta con una traslucenza relativamente bassa che si aggira intorno al 8%. E’ dotato di una buona resistenza alla fiamma e ha un buon comportamento all’invecchiamento, anche se tende ad ingiallire nel tempo qualora esposto alla radiazione luminosa.

Il tessuto poliestere pvc/pvdf presenta le medesime caratteristiche tecniche del pvc, ma una laccatura supplementare con pvdf (fluoruro di polivinilidene), che ne riduce l’ingiallimento nel tempo causato dai raggi UV e la vulnerabilità all’attacco degli agenti atmosferici inquinanti, aumentando la durata della brillantezza e del bianco propri del materiale. La vita media di questo prodotto si attesta sui 15 anni, analogamente al precedente.

I tessuti in fibra di vetro/ptfe (politetrafluoroetilene), invece, sono comunemente usati nell’ambito dell’architettura tessile e garantiscono ottime prestazioni di durata e inerzia chimica verso agenti atmosferici e la radiazione solare. La particolare traslucenza delle fibre di vetro e l’omogenea diffusione della luce li rendono particolarmente adatti laddove siano necessari elevati livelli di illuminamento negli ambienti coperti.

La rigidezza delle fibre di vetro e la difficile malleabilità del PTFE, tuttavia, ne penalizzano l’impiego in edifici temporanei o trasformabili, che prevedono ripetuti piegamenti della membrana. Viene infatti largamente utilizzato per applicazioni in edifici di carattere permanente, in particolare per la copertura di stadi, aree fieristiche e siti archeologici. La durata di questo tessuto si attesta in media intorno ai 25 anni.

Anche i tessuti in fibra di vetro/silicone, grazie alla particolare traslucenza delle fibre di vetro e alla omogenea diffusione della luce, sono adatti laddove siano necessari elevati livelli di illuminamento.

Entrambi i componenti del tessuto (le fibre di vetro e la gomma siliconica) si ricavano dal silicio: la matrice silicea comune determina una perfetta compatibilità dei due elementi permettendo il raggiungimento di buone prestazioni oltre ad un basso impatto ambientale. Le proprietà statiche e meccaniche del tessuto sono equiparabili a quelle del PTFE, ma la maggiore flessibilità ne rende più agevole la lavorazione. La durata media di questo tessuto può essere anche superiore ai 20 anni.

Il tessuto in ptfe espanso (tenara®) è attualmente il più performante tra i prodotti tessili presenti sul mercato; infatti, in particolare grazie alle proprietà del politetrafluoroetilene, è un materiale non combustibile, chimicamente inerte ed eccezionalmente resistente allo sporco, all’abrasione ed alla rottura.

Esso possiede inoltre ottime proprietà di traslucenza, tanto da arrivare anche al 40%, a seconda dello spessore con cui viene impiegato. A differenza del PTFE con fibra di vetro e del vetro/silicone, la sua “morbidezza” e la resistenza al piegamento lo rendono idoneo all’impiego in strutture temporanee e trasformabili. La durata media di questo tessuto può anche essere superiore ai 30 anni.

Il film ETFE (tetrafluoroetilene), infine, è utilizzato prevalentemente nella tipologia costruttiva dei cuscini pneumatici. La quasi totale trasparenza del film alla radiazione UV (circa 95%) lo rende particolarmente adatto per la realizzazione di serre, giardini zoologici o piscine. A differenza delle altre membrane tessili, si tratta di un film che viene prodotto per estrusione e non per tessitura. La mancanza di qualsiasi rinforzo in trama e ordito rende la resistenza del materiale inferiore rispetto a quella degli altri prodotti e quindi l’impiego prevalente è nella realizzazione appunto di cuscini pneumatici. La durata media di questo materiale si aggira intorno ai 20 anni.

Produzione e progettazione: due processi strettamente coordinati nell’architettura tessile

Dopo aver illustrato la gamma dei tessuti disponibili per le realizzazioni architettoniche, il Dott. Canobbio ha proseguito la comunicazione illustrando quali altri aspetti, insieme alla scelta del materiale, facciano parte della fase di progettazione della struttura: l’analisi statica, la definizione delle “linee di taglio” e il “flattening” o “appiattimento”, i fattori di compensazione, i test di prova, lo studio dei dettagli, il trasporto e l’installazione.

Una volta compiuta la scelta del materiale, per le caratteristiche che esso offre e nel rispetto delle scelte progettuali, sarà comunque necessaria la verifica puntuale del materiale stesso, attraverso l’analisi della scheda tecnica e compiendo prove al vero di tensionamento direttamente sul tessuto prescelto, tenendo conto del tempo di probabile durata della struttura, dei carichi subiti in esercizio e della tensione esercitata nelle due direzioni (occorre sempre non dimenticare che i tessuti hanno un diverso comportamento secondo la trama e secondo l’ordito). E’ possibile infatti riscontrare risposte diverse alle prove per ogni lotto di materiale fornito.

Il passo successivo è quello di progettare la struttura che costituirà le tensostruttura: cavi, pali, antenne, tralicci, cordoli sono gli elementi che, insieme ai tessuti sopra illustrati, danno vita ad un’architettura tessile. La scelta della struttura di supporto non è solo un’operazione di modellazione statica, ma anche e soprattutto una scelta architettonica, costituendo una vera e propria parte della tensostruttura.

Particolare attenzione è da porre alla fase del taglio dei tessuti: il “nesting” è un processo che, attraverso un accurato programma nato nel mondo dell’abbigliamento e dell’arredamento, consente di organizzare i tagli ottimizzandone la resa e minimizzando lo scarto, evitando le parti di materiale che eventualmente presentino difetti. Essenziale è non modificare, in fase di posa, l’orientamento prescelto per il materiale durante la fase progettuale, poiché potrebbero variarne le caratteristiche e il comportamento.

La lezione si è poi soffermata su un tema particolarmente sentito nell’architettura: l’efficienza energetica. A prima vista, tale aspetto potrebbe sembrare un problema per l’architettura tessile, che – per sua propria caratteristica – è sottile e leggera. Per contrastare eventuali dispersioni, in passato è stato realizzato una sorta di “tetto ventilato” costituito da due strati di tessuto con interposto del materiale isolante. In questo modo però si venivano a perdere le caratteristiche di traslucenza, di leggerezza e di ariosità, che sono caratteri distintivi del materiale tessile. A risolvere questo potenziale problema sono attualmente realizzate camere d’aria con funzione isolante da frapporre tra due membrane tessili, in modo da avere dei benefici dal punto di vista energetico, senza andare a discapito della leggerezza e della trasparenza tipiche dei tessuti.

Infine, a dimostrazione dei vantaggi che derivano dalla scelta di tali prodotti nelle fasi di cantierizzazione, sono state mostrate immagini di alcuni dei padiglioni Expo 2015, di cui molti realizzati con tensostrutture Canobbio (Cina, Malesia, progetto per la copertura del Decumano, …), proprio per la rapidità di esecuzione e la facilità di successivo smontaggio. Sempre a tal proposito è stato mostrato il video della realizzazione della copertura del Malta Temples, un progetto di copertura di un sito archeologico di particolare interesse nell’isola di Malta, per mezzo di una tensostruttura poco invasiva che funge da protezione ai resti di un tempio, avvenuto con estrema rapidità e con massima cura del contesto in cui si operava, ponendo anche particolare attenzione al dimensionamento delle strutture, al loro appoggio a terra e alla verifica di resistenza al vento.

I relatori hanno concluso ricordando agli studenti che progettazione e capacità tecnica da un lato, passione, curiosità e innovazione dall’altro, costituiscono i tratti che contraddistinguono dei buoni professionisti, suscitando così il coinvolgimento dell’uditorio. Ne sono stati prova la ricchezza di quesiti e di sollecitazioni critiche che sono sorte da parte dei futuri progettisti.

La tecnologia delle strutture tessili protagonista della lezione agli studenti della Scuola di Architettura, Urbanistica, Ingegneria delle Costruzioni del Politecnico di Milano (Laboratorio di Progettazione di Costruzioni Complesse – Prof. Claudio Sangiorgi) – Dottor Roberto Canobbio e Dottoressa Stefania Lombardi.
Mercoledì 4 maggio 2016, aula Z.2, Politecnico di Milano, Via Bonardi – Milano Città Studi.

Canobbio è presente dal 1929 sul mercato, ed è in continua evoluzione dal punto di vista tecnico e alla ricerca di nuove applicazioni delle fibre tessili nelle strutture leggere, per progettare, realizzare e gestire progetti complessi ‘chiavi in mano’, integrando lo specifico know how acquisito negli anni con un attento project management.

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