Costruire in laterizio | Edilizia scolastica

Sostenibilità e sicurezza della muratura armata in laterizio nella scuola ‘Sandro Pertini’ a Bisceglie

L’articolo illustra il progetto, recentemente completato e inaugurato, di una nuova scuola dell’infanzia in Puglia modello di architettura pubblica sostenibile ed esempio di 'edificio a energia quasi zero' in zona sismica 3.

«Terra Madre» è il progetto vincitore del concorso di progettazione per la realizzazione di una scuola dell’infanzia e dell’antistante piazza pedonale, indetto dal Comune di Bisceglie (Bt), all’interno del Progetto ‘Qualità Italia’ promosso dal ministero dei Beni e delle Attività culturali, recentemente completata e inaugurata.

Prospetto principale della nuova scuola Sandro Pertini a Biscegli.

L’innovativo impianto planimetrico della scuola e caratterizzato da uno schema che alterna spazi serviti a spazi di servizio definiti da pareti ortogonali e parallele realizzate in muratura di laterizio armato. Quest’ultimo viene intercettato da un corridoio anulare dalla forma fluida che si presta per essere utilizzato come area per attività didattiche libere e che lega e collega tutte le funzioni interne ed esterne: l’ingresso principale, la reception, la stanze dei maestri, gli uffici, la palestra, le aule didattiche, la mensa, la corte centrale, il giardino perimetrale, la piazza pubblica.

Planimetria di progetto.

Nella corte centrale, una vera e propria aula all’aperto, sono state messe a dimora essenze del paesaggio locale con alberi e arbusti della macchia mediterranea.
Nel giardino perimetrale e stata prevista la realizzazione di piccoli orti didattici con alberi da frutto e vivai dove gli alunni possano apprendere come frutta, verdura e ortaggi vengono coltivati, favorendo esperienze multisensoriali.

Il sistema costruttivo del fabbricato scolastico, realizzato in setti murari di laterizio
armato, e stato scelto per la specificità di materiale biocompatibile, per le caratteristiche di isolamento/inerzia termica e di protezione acustica, e per gli elevati requisiti antisismici e di sicurezza antincendio.

A rafforzare la sensibilità ambientale del progetto sono stati messi in opera componenti edilizi sostenibili e adottate soluzioni tecniche passive in grado di ridurre il fabbisogno energetico sia nella fase di costruzione che nella gestione del fabbricato.

Tra questi ultimi vi e sicuramente: il corretto orientamento dell’edificio e dei singoli ambienti, la peculiare forma del fabbricato e la presenza della corte aperta centrale che favorisce l’illuminazione e la ventilazione naturale le stratigrafie dell’involucro esterno e della copertura ad alta prestazione energetica, gli infissi a taglio termico e i vetri camera a controllo solare, la presenza di pergolati in legno e di alberature per ridurre l’eccessivo irraggiamento estivo sulle ampie vetrate.

La corte centrale curvilinea con funzione di aula didattica all’aperto. © Alessandro Peralta (Ales&Ales)

Tutto ciò unitamente all’utilizzo di lampade a Led sia nella scuola che nella piazza, allo sfruttamento di energia proveniente da fonti rinnovabili, alla presenza di una pompa di calore con un elevato Cop (1) ha consentito di raggiungere l’importante obiettivo di «edificio ad energia quasi zero» (cosiddetto nZEB).

In particolare sono presenti, e ben integrati con la copertura, 40kW di pannelli fotovoltaici che consentono di produrre l’energia per il funzionamento della scuola. Grazie, inoltre, all’innovativo impiego di 30kW di batterie di accumulo e possibile l’autoconsumo dell’energia prodotta in eccesso, che può cosi essere riutilizzata nei giorni di maltempo e nelle ore notturne per illuminare la scuola, il giardino di pertinenza, la piazza e le strade adiacenti.

Le pavimentazioni esterne dell’edificio sono interamente drenanti e la copertura consente di raccogliere le acque meteoriche che, stoccate in un serbatoio interrato, possono essere riutilizzate per irrigare il giardino.

Il complesso strutturale

L’edificio e costituito da un unico corpo di fabbrica ad un piano di forma sostanzialmente rettangolare, al cui interno si sviluppa una corte curvilinea. La struttura portante dell’edificio e costituita da “scatole” rettangolari chiuse, con un lato molto maggiore dell’altro, realizzate in muratura di laterizio armata di spessore pari a 35 cm.

La corte interna all’aperto e delimitata da un corridoio con una geometria anulare irregolare, con copertura realizzata da una soletta in calcestruzzo armato gettato in opera di 16 cm di spessore. La stessa si appoggia, verso l’esterno, sulle strutture portanti dell’edificio (muratura in laterizio armato e travi in calcestruzzo armato) e, verso l’interno,
su colonne in acciaio e setti strutturali in muratura armata la cui funzione e quella di assorbire i carichi verticali e trasferirli alla fondazione.

I carichi orizzontali, quali vento e azioni sismiche (zona sismica 3, classe d’uso III), sono stati affidati alle scatole rettangolari chiuse, veri e propri nuclei in muratura armata di laterizio.

6. Vista sud del fabbricato: oltre ai setti murari si nota l’impianto fotovoltaico presente in copertura e le sistemazioni esterne, tra cui gli orti di pertinenza della scuola per la didattica. © Alessandro Peralta (Ales&Ales).

Le fondazioni. L’edificio presenta strutture di fondazioni di tipo diretto su travi rovesce, con sezioni diverse al fine di ridistribuire le tensioni sul terreno in modo omogeneo. Il terreno sottostante, per circa meta dell’area di intervento, e caratterizzato dalla presenza di riporti calcarenitici di poca consistenza (per la presenza di cave presenti in epoca passata), mentre la restante porzione del lotto e costituita da sabbie calcarenitiche ben addensate.

Ai fini della bonifica è stato asportato il terreno vegetale per circa 1,50 m e i riporti calcerenitici fino ad una profondità di 3,00 m in modo da scoprire gli strati piu addensati; successivamente, e stato ricostituito il piano fondale posto ad 1,50 m dal piano campagna, tramite rinterro con misto granulare ricompattato.

Le operazioni di bonifica del terreno di fondazione hanno previsto l’utilizzo di misto granulare stabilizzato ottenuto dalla selezione di ghiaia fine di natura mineralogica prevalentemente calcarea con l’aggiunta di pietrisco e applicato in strati di spessore non inferiore a 10 cm e non superiori a 30 cm, opportunamente costipati mantenendo l’umidità prossima al valore ottimale.

Operazioni di getto del calcestruzzo all’interno dei casseri delle fondazioni per la muratura armata.

Durante le operazioni di bonifica del terreno di fondazione sono state eseguite prove di densità, prove di compattazione e prove di carico su piastra. In base alle indicazioni fornite dalla relazione geologica e alla valutazione del modello geotecnico di riferimento considerato e, tenendo conto della geometria, del tipo di struttura in elevazione in muratura di laterizio armata e dell’entità dei carichi, si e scelto di realizzare una fondazione superficiale costituita da travi rovesce e piastre di fondazione in calcestruzzo armato poste al di sotto dei setti strutturali. L’attacco alla fondazione e posta alla quota di -1,10 m dal piano campagna.

Attacco della muratura armata alla fondazione

Prima del getto del calcestruzzo oltre ai ferri di armatura della fondazione, sono stati giustapposti ferri di armatura verticali con passo 75 cm, costituiti da barre ad aderenza migliorata O16 ad ‘L’. Tali ferri di attesa (con lato inferiore di 35 cm e lato superiore di 136 cm) risultano annegati nel calcestruzzo ed emergono dalla fondazione per oltre 96 cm al fine di consentire la ripresa del getto e la sovrapposizione di oltre 60 diametri con un altro ferro verticale, cosi come previsto dalla normativa.

Il foro presente nel blocco di laterizio, predisposto per l’inserimento della armatura verticale di diametro O16, e stato riempito della stessa malta di classe M10 (classe di esecuzione 2) utilizzata peril collegamento dei blocchi di laterizio sia nei giunti orizzontali che verticali.

Disegno tipologico per la corretta posa dell’armatura verticale ø16 a passo 75 cm, con ferro verticale principale e ferri di
collegamento alla fondazione ed ai solai.

La muratura armata in elevazione. La possibilità di abbinare l’armatura ad una muratura in lateri-zio fa sì che un materiale tradizionale e biocompatibile acquisisca prestazioni eccezionali e con-senta una grandissima libertà di espressione per-mettendo agli architetti la realizzazione di forme libere e di ampie aperture.

La muratura armata è il risultato di una ormai più che trentennale attività di ricerca, i cui esiti sono stati puntualmente ripresi dalla normativa vigente nazionale ed europea, che ha consentito di mantenere le costruzioni in muratura competitive nei confronti delle altre tipologie costruttive dal punto di vista dei requisiti prestazionali, anche nelle con-dizioni di massime sollecitazioni sismiche, con in-negabili vantaggi economici.

Seguendo i criteri di progetto, i requisiti e i metodi di analisi fissati dalle norme tecniche in vi-gore, sono realizzabili anche in zone con alta sismicità edifici in muratura armata caratterizzati da significativi livelli di sicurezza. La struttura di una costruzione di muratura armata in laterizio è costituita da elementi resistenti pieni o semipieni (percentuale di foratura rispettivamente ≤ 15% o ≤ 45%), collegati tra loro mediante giunti continui di malta, nella quale sono inserite armature metalliche verticali e orizzontali.

Nella scuola di Bisceglie, la muratura è stata messa in opera prevedendo ogni 3 ricorsi di blocchi semipieni di laterizio rinforzi orizzontali annegati nei letti di malta. A seconda delle zone, il rinforzo orizzontale è stato realizzato con ferri di armatura 2Ø8 oppure 2Ø10. Avendo i blocchi un’altezza di 19 cm è stato possibile posizionare staffe orizzontali ogni 60 cm circa.

Particolare cura si è prestata nella esecuzione dei nodi delle mura-ture armate ad L e a T, le staffe sono state posizionate su due livelli sfalsati nelle murature tra loro ortogonali e sono state previste delle ulteriori staffe di chiusura ad U che abbracciano l’ultimo ferro verticale alla fine di ogni elemento rettilineo.

Disegno tipologico per la corretta posa dell’armatura verticale ogni 75 cm e dell’armatura orizzontale ogni 3 ricorsi: a) nell’unione a “T” tra muri ortogonali; b) nell’unione a “L” tra i muri ortogonali.

La muratura è stata eseguita con giunti di malta continui sia in verticale, sia in orizzontale e con lo sfalsamento dei blocchi di circa 8÷10 cm. I blocchi sono stati preventivamente bagnati per immersione prolungata in apposite vasche (interna-mente sature d’acqua ma con superficie asciutta), in modo che risultasse massima l’adesione fra la malta e il laterizio.

Posa del primo corso di muratura
armatura.

Si è avuta molta attenzione nella posa, per assicurare il ricoprimento delle barre di armatura orizzontali, allettandole nello spessore della malta tra un ricorso e il successivo, posizionandole a 6 cm circa dal profilo esterno della muratura. Stessa cura è stata rivolta nel riempimento dei fori destinati all’alloggiamento delle armature verticali poste ogni 75 cm circa.

I blocchi sono stati messi in opera con i giunti alternati ed in corsi ben regolari e normali alla superficie esterna e posati sopra un abbondante strato di malta e premuti sopra di esso in modo che la malta rifluisse intorno e riempisse tutte le commessure.

La costruzione della muratura è stata sospesa nei periodi di gelo straordinario che ha colpito la Puglia nell’inverno 2017, durante i quali la temperatura si è mantenuta, per molte ore, al disotto di zero gradi centigradi. Vice-versa nel periodo estivo, con caldo eccezionale, si è cercato di mantenere le murature bagnate per circa due settimane dalla loro ultimazione.

Sono stati previsti, inoltre, opportuni incatenamenti al livello dei solai, aventi lo scopo di collegare tra loro i muri paralleli della scatola muraria. In maniera analoga a quanto fatto per collegare i ferri verticali Ø16 inferiormente alla fondazione in calcestruzzo armato, gli stessi sono stati collegati superiormente ai solai mediante ferri a ‘L’ con lati rispettivamente di 116 cm (per consentire la sovrapposizione di 60 diametri con il ferro verticale principale) e 86 cm per ancorarsi efficacemente ai cordoli della muratura e ai solai.

Posa della muratura armata con ferri ø16 verticali a passo 75 cm.

Vantaggi particolari del sistema costruttivo in muratura armata

La muratura di laterizio armato è stata ritenuta la migliore tecnologia costruttiva per rispondere ad alcune esigenze architettoniche specifiche senza rinunciare alla sicurezza.

In particolare, le sei aule previste nel progetto sono definite ciascuna da due muri paralleli e comunicano sia a Sud che a Nord, rispettiva-mente verso il giardino di pertinenza e verso la corte interna, con due grandi vetrate. Ciò non sarebbe stato possibile con una muratura ordinaria per zone sismiche perché si sarebbe dovuto garantire il metro d’angolo agli in-croci delle pareti perimetrali. Inoltre, la muratura armata ha consentito di realizzare una forma e una distribuzione planimetrica peculiare, senza l’obbligo di rispettare i li-miti massimi tra l’interasse dei muri e i limiti massimi della luce dei solai previsti dalla normativa per la muratura sismica non armata. Tale sistema si è rivelato inoltre particolarmente flessibile e sicuro nella realizzazione di muri curvi in corrispondenza della corte centrale.

Prestazioni energetiche, una scuola nZEB

Progettare una scuola innovativa vuol dire assumersi grandi responsabilità, vuol dire pensare ad un futuro sostenibile per le nuove generazioni. Oggi, in Italia una grandissima parte dell’energia viene consumata dagli edifici; per tale motivo bi-sogna cambiare e si ha il dovere di farlo perché esistono gli strumenti per progettare e realizzare opere realmente sostenibili.

Posa della muratura armata con ferri ø16 verticali e staffe orizzontali ogni 3
ricorsi.

Con il decreto legge del 4 giugno 2013, n. 63 (convertito con legge 3 agosto 2013, n. 90), che ha recepito le disposizioni urgenti contenute nella direttiva 2010/31/Ue del Parlamento Europeo e del Consiglio del 19 maggio 2010 sulla prestazione energetica nell’edilizia, è stato introdotto in Italia il concetto di «edificio a energia quasi zero», cioè un manufatto edilizio ad altissime prestazioni, con un fabbisogno energetico molto basso o quasi nullo, coperto in misura significativa da energia proveniente da fonti rinnovabili, prodotta all’interno delle aree di pertinenza dello stesso.

In particolare, il decreto legge prevede che a partire dal 31 dicembre 2018 gli edifici di nuova costruzione occupati da pubbliche amministrazioni e di proprietà di quest’ultime debbano essere edifici a energia quasi zero e che dal 1° gennaio 2021 queste prescrizioni vengano applicate a tutti gli edifici di nuova costruzione.

Il progetto della scuola per l’infanzia «Sandro Pertini» a Bisceglie fa un ampio uso del laterizio sia nelle chiusure verticali sia orizzontali dell’involucro e rispetta ampiamente lo scenario di cui sopra con i limiti previsti per il 2021, grazie ai componenti strutturali e non impiegati nella costruzione. La stratigrafia dell’involucro opaco verticale è composta, dall’esterno verso l’interno, da:

  • un rivestimento a cappotto con isolante di spessore 8 cm (con conducibilita termica λ = 0,031 W/m°C);
  • una muratura armata in laterizio porizzato di dimensioni (LxSxH) 24x35x19 cm o in taluni casi 24x30x19cm (con trasmittanza rispettivamente U = 0,57 W/m2K e U = 0,61 W/mqK);
  • intonaco di finitura.

Lo spessore totale dell’involucro opaco verticale risulta rispettivamente di 47 cm e di 42 cm e la trasmittanza termica totale rispettivamente di 0,21 W/mqK e di 0,22 W/mqK.
La stratigrafia dell’involucro opaco orizzontale in corrispondenza delle aule con solaio di luce 6,0 m circa e costituita da:

  • strato di 5 cm di ciottoli di fiume;
  • doppia guaina bituminosa;
  • massetto delle pendenze isolante in calcestruzzo cellulare;
  • strato di scorrimento;
  • pannello isolante da 9 cm (con conducibilità termica λ = 0,026 W/m°C);
  • barriera al vapore;
  • solaio in laterocemento da 24 cm, con blocchi in laterizio da 20 cm;
  • intonaco di finitura.
Muri paralleli delle aule studio, si nota la possibilità di derogare al metro d’angolo.
Muratura armata curvilinea con piccole aperture poste a differenti altezze.

Nei locali di servizio con solai da 3,0 m circa di luce e stata adottata la stessa tipologia stratigrafica precedente ma con pignatte in laterizio da 16 cm anziché da 20 cm, per uno spessore totale di 48 cm circa anziché 52 cm come nel primo caso. Per entrambi i solai si e raggiunta una trasmittanza termica di circa 0,18 W/mqK. Il corridoio anulare centrale prevede la stessa stratigrafia degli altri solai ma con una soletta piena da 16 cm in calcestruzzo armato a piastra.

Sono state eseguite verifiche puntuali dei ponti termici, in relazione ai fenomeni di muffa e condensa interstiziale cosi come prescritto dal decreto ministeriale del 26 giugno 2015, che ne impone il calcolo in base alla norma Uni En Iso 137882. Il progetto ha previsto, ben integrati nella copertura, il posizionamento di 6 gruppi, ciascuno costituito da 20 pannelli fotovoltaici (per un totale 120 pannelli), con una potenza nominale 335 Wp cadauno, in grado di definire un impianto da 40,2 kW in totale.

Vista sud notturna del fabbricato: l’energia prodotta durante il giorno dall’impianto fotovoltaico in copertura viene  immagazzinata e riutilizzata anche durante le ore notturne per l’illuminazione della piazza pubblica antistante
l’ingresso principale. © Alessandro Peralta (Ales&Ales).

Il tutto e stato dimensionato per soddisfare il fabbisogno diretto e assicurare durante la stagione estiva – quando la scuola e chiusa – un guadagno attraverso lo scambio sul posto. E stato previsto inoltre un sistema di accumulo da circa 30 kW con batterie al litio, in modo da stoccare e poi utilizzare anche l’energia che non viene direttamente consumata, per esempio, per illuminare le aree esterne e la piazza pubblica adiacente.

Le soluzioni tecniche di involucro scelte, oltre ad essere estremamente performanti dal punto di vista del contenimento dei consumi energetici in fase invernale, risultano particolarmente valide per l’ottenimento del comfort abitativo estivo essendo caratterizzante da importanti masse inerziali. La qualità progettuale ed esecutiva della scuola per l’infanzia di Bisceglie e stata di recente riconosciuta anche da Legambiente, che ha scelto la scuola pugliese come ‘best practice’ da seguire nella progettazione di edifici scolastici innovativi e sostenibili.

Vista dall’alto: prima del getto dei solai di copertura delle aule; dopo il getto e la posa dell’isolante.

Chi ha fatto Cosa

Luogo:  Bisceglie (Barletta-Andria-Trani)
Superfici coperta: 1.300 mq, giardino 1.600 mq, piazza 3.750 mq
Committente: Comune di Bisceglie (progetto pubblico)
Responsabile Unico del Procedimento: Giacomo Losapio
Progettista Capogruppo e Direttore dei Lavori: Luca Peralta
Progetto architettonico: Peralta – design & consulting
Progetto impianti e strutture: 3TI Progetti Italia
Collaboratori(concorso, progetto definitivo e esecutivo): studio Peralta (S. Gerbino, T. Ricciardi, J. Atoche, M. Colletta, R. Fellenbaum, T. Benedict, L. Nefasto,M. Lattanzio)
Collaboratori (progetto di internie sistemazioni esterne): studio Peralta (M. Lattanzio, D. Nardella, N. Hasanefendic, S. Mezzetti, R. Percacciuolo, S. Costa, G. Vitiello)
Consulenti: G. Ricchitelli (direttore operativo), Sini&Capecci (Paesaggio), G. Tittobello & E. Marinucci (Rinnovabili), A. Denapoli (Geologo), L. Cosmai (Antincendio), A. Simone (Rilievi e accatastamenti)
Impresa appaltatrice: Manelli Impresa srl (Monopoli)
Direttori cantiere: A. Pinto e C. Lanzillotta
Direttore tecnico: R. Favoino

di Luca Peralta, (ing, MarchAA, Arb) ingegnere e architetto, libero professionista

BIBLIOGRAFIA

[1] A.F.L. Baratta, F. Nesi, Progettare e costruire con la muratura armata, Costruire in laterizio 134 (2010) 49-53.
[2] A. Di Fusco, Focus – Sisma e sicurezza in edilizia, Costruire in laterizio 131 (2009) XII-XVIII.
[3] A. Di Fusco, NTC08 requisiti e metodi di calcolo per le murature portanti in laterizio, Costruire in laterizio 140 (2011) 54-59.
[4] D.M. 19/06/1984 “Norme tecniche relative alle costruzioni sismiche”.
[5] Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n.3274 del 20/03/2003 “Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona sismica”.
[6] Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n.3431 del 303/05/2005, “Ulteriori modifiche ed integrazioni all’OPCM n.3274 del 20/03/2003”.
[7] D.M. 14/01/2008 “Norme tecniche per le costruzioni”.
[8] D.Lgs.19/08/2005 n.92 “Attuazione della direttiva 2002/91/CE relativa al rendimento energetico nell’edilizia”.
[9] D.L. 04/06/2013 n.63 “Disposizioni urgenti per il recepimento della Direttiva 2010/31/UE del 7° Parlamento europeo e del Consiglio del 19/05/2010, sulla prestazione energetica nell’edilizia per la definizione delle procedure d’infrazione avviate dalla Commissione europea, nonchè altre disposizioni in materia di coesione sociale”.
[10] C. Di Perna, L. Fantini, La casa NZEB: una proposta per il clima mediterraneo, Costruire in Laterizio 159 (2014) 46-50.
[11] E. Di Giuseppe, A. Di Fusco, R. Gulino, Prestazioni termiche di componenti edilizi per il database Innovance, Costruire in laterizio 165 (2016) 80- 85.
[12] XVIII Rapporto di Legambiente sulla qualità dell’edilizia scolastica, delle strutture e dei servizi – Scuola Ecosistema (2017) 14-1

Note

1. COP è il coefficiente di prestazione, individua l’efficienza della pompa di calore ed è il rapporto tra la potenza termica prodotta (kW) e la potenza elettrica consumata (kW).
2. UNI EN ISO 13788:2003 Prestazione igrotermica dei componenti e degli elementi per edilizia – Temperatura superficiale interna per evitare l’umidità superficiale critica e condensazione interstiziale – Metodo di calcolo-

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