I blocchi a isolamento diffuso per murature armate

(Cil 176) – Come già affermato nell’articolo «Manufatti in laterizio con isolamento diffuso ad alte prestazioni termo-acustiche» [1], l’evoluzione dei laterizi sembra orientarsi non tanto sulle componenti e sulla chimica del materiale argilloso, quanto sul disegno degli elementi finiti (blocchi a incastro, a setti sottili e a setti sfalsati), sulla morfologia dei prodotti finiti (rettificato, giunto a incastro, grandi dimensioni), sull’abbinamento con altri materiali (polistirene, perlite, lana di roccia) e sulle soluzioni tecniche (muratura armata, prefabbricazione)[2].

Tale presupposto e ovviamente valido per tutti i materiali costruttivi della tradizione: ciò che in parte, però, contraddistingue i laterizi e che tali lente e apparentemente piccole innovazioni hanno permesso la definizione e produzione di nuovi sistemi costruttivi ad altissime prestazioni. Questo anche perchè tali innovazioni possono essere classificate come innovazioni che hanno sempre ambito al «risultato tecnologico non a quello formale» [3] dell’architettura.

Esse non si sono affermate per una esigenza progettuale o contestuale peculiare ma sono l’esito di un processo di innovazione tecnologica che e tipico dell’ambito dei materiali e dei componenti; un processo che è «evocato dai nuovi assetti normativi che attendono con urgenza risposte concrete, in particolar modo sul fronte del contenimento dei consumi energetici, del miglioramento del comfort interno e più in generale sul versante dell’ottimizzazione delle prestazioni ambientali» [4].

Su questo fronte forniscono un’importante risposta i blocchi di laterizio a isolamento diffuso; tali blocchi recepiscono tutte le evoluzioni del laterizio restituendo prodotti di grande interesse specie se utilizzati per la realizzazione di murature armate. In tal modo l’innovazione si estende dal singolo prodotto a un intero sistema costruttivo in grado di garantire altissimi livelli prestazionali, non solo di efficienza energetica e di sostenibilità ambientale ma anche in termini di sicurezza.

Si tratta di un’evoluzione di prodotto che risponde alle richieste del settore delle costruzioni di «nuove qualità» [5]. Tale evoluzione e stata possibile anche grazie all’innovazione nel settore produttivo che ha permesso di inserire l’isolante termico nella forometria dei blocchi, operazione non banale e irrealizzabile fino a pochi anni or sono.

Il risultato è un nuovo prodotto che fa parte di quelle forme di innovazione nel settore delle costruzioni che si caratterizzano per «un processo di microinnovazione adattiva basato sul trasferimento di saperi e di tecniche tra campi limitrofi» [4].

Le prime sperimentazioni e produzioni di questa tipologia di laterizi sono state effettuate su blocchi con percentuali di foratura elevate, utilizzabili principalmente come elementi per tamponamenti o per separazione (Fig. 1). Questo era dovuto al fatto che i macchinari e i prodotti isolanti a disposizione permettevano un’agevole e relativamente economico riempimento di cavità ampie e continue con pochissimi setti trasversali.

I blocchi per murature portanti, armate o non, che per normativa devono avere una percentuale di foratura inferiore o uguale al 45% (se si esclude la zona sismica 4 per la quale e sufficiente una foratura inferiore o uguale al 55%) risultavano più complessi e costosi da riempire. Attualmente, la possibilità di sinterizzare direttamente all’interno dei fori dei blocchi microsfere di polistirene, ad esempio, permette di superare questo limite garantendo la realizzazione di blocchi ad isolamento diffuso anche se caratterizzati da geometrie complesse e ridotte percentuali di forature (Fig. 2).

I blocchi in laterizio a isolamento diffuso

Tra le soluzioni tecnologiche che assolvono ai requisiti relativi alle prestazioni termiche dell’involucro edilizio e quindi ai più recenti vincoli normativi in materia di efficienza energetica, si collocano senza dubbio i laterizi a isolamento diffuso. Tali prodotti hanno consentito il miglioramento di aspetti caratterizzanti, quali la conducibilità termica [1].

Un importante incentivo alla produzione di tali soluzioni e sancito dall’entrata in vigore della normativa europea sulle prestazioni energetiche degli edifici e dal suo recepimento nella normativa italiana del dlgs n. 192/2005, implementato dalla dlgs n. 311/2006 e dall’ancora più stringente recepimento della norma europea per gli edifici a zero energia nella Legge n. 90/2013 e suoi decreti attuativi.

Per laterizi a isolamento diffuso si intendono quei laterizi le cui cavità sono saturate con l’isolante termico; l’isolante può essere di natura minerale, come la lana di roccia, o sintetica, come il poliestere, mentre più raramente vengono impiegati isolanti organici [2]. La scelta del materiale isolante dipende dalla compatibilità con il laterizio, dalla prestazione del materiale posato in opera e dalla sua integrazione con il laterizio.

Per integrazione si intende sia la capacità del materiale isolante di comportarsi in maniera analoga al laterizio, ad esempio in termini di passaggio al vapore, sia la possibilità dell’isolante di essere inserito all’interno delle cavita del laterizio senza comprometterne caratteristiche e le prestazioni.

Negli ultimi anni, i blocchi con isolante diffuso in polistirene espanso sinterizzato (eps) stanno ricoprendo sempre più maggiori spazi sul mercato italiano. Il miglioramento prestazionale di tale soluzione e a tutto vantaggio dell’involucro edilizio e del comfort interno grazie

• all’equilibrio tra leggerezza del blocco, che contribuisce alla diminuzione della trasmissione del calore,
• la massa garantita dal laterizio, che assicura l’inerzia termica dell’elemento tecnico (Fig. 3).

Nello specifico in condizioni di regime termico invernale, il miglioramento prestazionale e misurabile attraverso i valori di trasmittanza termica dei blocchi che permettono di garantire valori di trasmittanza delle chiusure verticali pari a 0,14-0,18 W/mqK. In condizioni di regime termico estivo, i blocchi riescono a garantire una massa superficiale oltre i 250 kg/mq, valori di trasmittanza termica periodica pari a 0,001 W/mqK e capacità termica areica interna periodica pari a circa 40 kJ/ mqK. Oltre gli aspetti prettamente energetici la soluzione dei blocchi con isolamento diffuso garantisce ulteriori miglioramenti nelle diverse fasi del processo edilizio.

• In fase di progetto, i blocchi con isolamento diffuso favoriscono l’annullamento dei ponti termici dell’involucro edilizio.
• In fase di realizzazione, eliminano le interferenze tra differenti posatori, specie rispetto al rivestimento a cappotto, riducendo così i rischi di una non corretta posa in opera.
• In fase di esercizio, l’omomatericità della superficie intonacata contribuisce ad aumentare la vita utile e ridurre gli interventi di manutenzione.

Un importante valore aggiunto e senz’altro la possibilità di impiegare tali blocchi per la realizzazione di una molteplicità di pareti, portanti, portanti armate, di separazione e di tamponamento, ognuna in grado di rispondere con le proprie caratteristiche alle richieste di carattere strutturale, energetico, acustico in tutti i contesti territoriali che caratterizzano il nostro Paese.

La muratura armata

La muratura armata è un sistema costruttivo che, per effetto della presenza di elementi metallici, garantisce una maggiore capacita di resistenza a trazione rispetto alla muratura ordinaria.

Il principio che ne dà origine e semplice e al contempo di grande efficacia: si tratta di sfruttare in maniera complementare la resistenza a compressione del laterizio e la resistenza a trazione dell’acciaio con lo scopo di conferire alla muratura un incremento di resistenza alla sollecitazione a flessione, una maggiore duttilità e quindi la capacita di dissipare energia [6].

Anche se l’idea di armare la muratura per potenziare la resistenza alle sollecitazioni di trazione e tutt’altro che recente (1), la muratura armata è stata prevista per la prima volta nell’impianto normativo italiano (dm 02/07/1981) dopo i devastanti terremoti che colpirono il Friuli e l’Irpinia tra il 1976 e il 1980: tale sistema e trattato nel dettaglio anche nell’ultimo aggiornamento delle Norme Tecniche per le Costruzioni (dm 17/01/2018 o NTC2018). Nel dm 17/01/2018, punto 4.5.7, la muratura armata e definita come «un sistema costruttivo costituito da elementi resistenti artificiali pieni e semipieni idonei alla realizzazione di pareti murarie incorporanti apposite armature metalliche verticali e orizzontali, annegate nella malta o nel conglomerato cementizio».

Cosi come definita, la muratura armata necessita di blocchi la cui conformazione geometrica possa consentire la presenza di appositi vani in colonna, destinati all’inserimento delle barre di armatura verticali. Tali alloggiamenti vengono saturati da una malta fluida o da un conglomerato cementizio, mentre le armature orizzontali sono annegate nel giunto (Fig. 4). Le NTC2018 prescrivono l’impiego di blocchi portanti semipieni (percentuale di foratura ∅ ≤ 45%) con un alloggiamento per l’armatura non superiore a 70 cmq e con una geometria tale da consentire l’inserimento di elementi con sezione ∅ 60 mm.

Sia i blocchi sia le malte impiegate(2) devono garantire i valori di resistenza meccanica prescritti dalla norma. In conformità ai criteri normativi di progetto va rispettata: la continuità delle armature verticali e orizzontali, che devono rispondere a precisi requisiti dimensionali; la disposizione a corsi alternati delle armature orizzontali per evitare le sovrapposizioni in angolo; il dimensionamento delle armature e il corretto rivestimento da parte del conglomerato cementizio [7].

È importante sottolineare che le armature non costituiscono un mero rinforzo della struttura, ma incrementano sensibilmente le prestazioni del sistema costruttivo. In particolare, la presenza dell’armatura conferendo alla muratura una maggior resistenza a trazione e a taglio, permette di aumentare le caratteristiche che migliorano il comportamento della muratura specialmente in condizioni di sismicità.

La conformazione della muratura armata prevede che tutti gli elementi concorrano al cosiddetto «comportamento scatolare», caratteristico di tutti i sistemi lineari e garantito dalla sinergia tra la struttura in elevazione verticale e i diaframmi di orizzontamento.

Tale sinergia e assicurata dalla continuità dell’armatura dalla struttura lineare ai cordoli e quindi ai solai [8]. I vantaggi sono sostanziali, riconducibili alla riduzione di spessore della muratura, a una maggiore altezza interpiano, all’incremento degli interassi tra muri portanti e a maggiori altezze, che per i cosiddetti edifici semplici (3) sono 4 livelli fuori terra invece dei 3 previsti per la muratura ordinaria [9].

La muratura armata con blocchi in laterizio a isolamento diffuso

I nuovi blocchi a isolamento diffuso per murature armate coniugano le proprietà termiche degli elementi in laterizio con le prestazioni meccaniche del sistema costruttivo, generando un sistema tecnologico efficiente da un punto di vista strutturale e termico, ma anche acustico e di comportamento al fuoco (Fig. 5).

Si tratta dunque di una innovazione che può tendere a «diffondersi estensivamente», perché «offre strumenti concreti per affrontare bisogni reali» e come tale potrà godere «di una maggior longevità rispetto all’innovazione orientata a soddisfare una domanda di immagine» [4].

Impiegati con successo per realizzare murature ad alte prestazioni meccaniche e termiche, i blocchi in laterizio a isolamento diffuso costituiscono un sistema semplice, efficace ed economico per abbattere le dispersioni termiche in direzione verticale che si possono generare nel punto di connessione con la fondazione.

La stessa soluzione, favorisce la riduzione dei ponti termici, poiché non presenta la discontinuità materica tipica delle strutture a telaio. La ricerca e riuscita a coniugare le ottime prestazioni energetiche dei blocchi in laterizio con isolamento diffuso con la massa del laterizio stesso, cosi da mantenere una buona inerzia termica. Grazie all’inserimento nei fori di materiale isolante, come ad esempio il polistirene additivato con grafite, tali blocchi riescono a contenere i consumi energetici, garantendo, una volta intonacati, trasmittanze termiche fino a 0,14 W/mqK. Integrando tale prestazione con l’impiego di apposite malte termiche questo consente di evitare l’inserimento di uno strato isolante a cappotto.

La possibilità di risolvere con un unico prodotto/sistema le stringenti normative odierne in materia di sicurezza sismica e risparmio energetico, garantisce anche una riduzione (in alcuni casi anche oltre il 40%), dei costi e dei tempi di realizzazione. Infine, nel caso di utilizzo di sfere in polistirene additivate con grafite, le caratteristiche autoestinguenti della soluzione materica riducono il surriscaldamento del polistirene evitandone la sublimazione:

• blocchi di muratura armata di 40 cm di spessore con questo tipo di isolante diffuso riescono a garantire un valore Rei 240.

Tale soluzione, in un campo di ricerca considerato consolidato ossia quello del ruolo dell’involucro edilizio [5], assolve un insieme di requisiti complessi che scaturiscono da esigenze tipiche del nostro contesto territoriale, ossia il carattere di un territorio con zone ad alta sismicità e con condizioni climatiche variabili che richiedono prestazioni all’involucro edilizio sia in condizioni di regime termico invernale sia estivo. Tali requisiti soddisfano ampiamente le prescrizioni relative all’efficienza energetica, anche quelle in fase di applicazione con le NTC2018.

Infatti «le attuali normative sull’insieme di requisiti da soddisfare da parte degli involucri edilizi […] non sembrano più essere soltanto legate alla richiesta di efficienza energetica o alla durata nel tempo, ma a nuovi ventagli prestazionali da offrire e che riguardano sistemi tecnici sempre più rivolti a logiche di integrazione complessa» [5].

In ambito nazionale, europeo ma anche mondiale, il mercato della applicazione della muratura armata con blocchi in laterizio a isolamento diffuso trova oramai terreno fertile nel settore delle costruzioni soprattutto per tutti quei territori classificati come a rischio sismico.

Si pensi ad esempio all’Italia o ai Paesi mediterranei o, ancora, ai Paesi dell’America Latina, territori peraltro dove la tradizione della costruzione in laterizio e tra le più diffuse e, di conseguenza, qualunque innovazione nel settore, specie se trattasi di «una trasformazione piuttosto che di una rivoluzione che pone al centro dell’attenzione quadri esigenziali innovativi che comportano […] rinnovate opportunità» [10] può venire facilmente e favorevolmente recepita dalle prassi costruttive locali.

Note

1. Anche se il sistema costruttivo, come attualmente conosciuto, è databile alla fine dell’Ottocento, ovvero contemporaneo alla sperimentazione del calcestruzzo armato, le soluzioni di muratura portante con intelaiatura in legno o metallo sono vecchie di secoli. Si pensi alle Colombage francesi, ai Fachwerk tedeschi o alle numerose proposte di soluzioni tecniche in muratura armata avanzate da più parti dopo il terremoto di Messina e Reggio Calabria del 1908.

2. Classe M10 per la malta, classe C12/15 per il conglomerato cementizio.

1. Le costruzioni semplici sono edifici in muratura che rispettano determinate prescrizioni (continuità della muratura fino alle fondazioni, altezza interpiano, regolarità in pianta e in elevazione, etc.), le quali  consentono di effettuare un calcolo della struttura notevolmente semplificato.

Riferimenti bibliografici

[1] A. Baratta; L. Calcagnini; A. Magarò; C. Piferi, Manufatti in laterizio con isolamento diffuso ad alte prestazioni termoacustiche, Costruire in Laterizio, 175 (2018), 68-75.
[2] A. Campioli; M. Lavagna; A. Masperi; V. Panella, Le prestazioni di involucri realizzati con blocchi evoluti, Costruire in Laterizio, 145 (2012), 62-67.
[3] V. Tatano, L’innovazione tra tecniche e architettura in V. Tatano; N. Sinopoli, (a cura di) Sulle tracce dell’innovazione tra tecniche e architettura, Franco Angeli, Milano, (2002) 43-63.
[4] A. Campioli, Qualità dell’architettura: innovazione, ricerca tecnologica e progetto, Techne, 1 (2011), 62-69.
[5] M. Milardi, Un laboratorio di ricerca applicata per i processi di innovazione tecnologica in edilizia, Techne, 11 (2016), 113-118.
[6] A. Baratta; F. Nesi, Progettare e costruire con la muratura armata, Costruire in Laterizio, 134 (2010), 48-53.
[7] S. Bacchi, et al., Comportamento degli edifici in muratura nella sequenza sismica del 2012 in Emilia, Progettazione Sismica, 3 (2012), 141-161.
[8] E. Arbizzani, Tecnologia dei sistemi edilizi. Progetto e costruzione, Maggioli Editore, Rimini, 2011.
[9] M. Vinci, Calcolo della muratura armata antisismica per nuove costruzioni, Dario Flaccovio Editore, Palermo, 2015.
[10] M. Barucco, L’evoluzione tecnologica e l’innovazione dei linguaggi, Techne, 13 (2017), 91-99.

di Adolfo F. L. Baratta Professore Associato,
Dipartimento di Architettura, Università degli Studi Roma Tre;
Laura Calcagnini Ph.D,
Dipartimento di Architettura, Università degli Studi Roma Tre;
Antonio Magarò, Ph.D Student,
Dipartimento di Architettura, Università degli Studi Roma Tre;
Claudio Piferi Professore Associato,
Dipartimento di Architettura, Università degli Studi di Firenze.