I ricercatori britannici hanno creato un nuovo stile di pavimento a volta che potrebbe tagliare l’uso del cemento e aiutare a ridurre l’impronta di carbonio dell’industria delle costruzioni. Il pavimento a volta “a guscio sottile” è stato sviluppato da un team di ingegneri strutturali, matematici ed esperti di produzione delle Università di Bath, Cambridge e Dundee. Rispetto a un tradizionale pavimento piatto, si dice che l’innovazione utilizzi il 75 per cento in meno di cemento e il 60 per cento in meno di carbonio nella sua costruzione.
La struttura curva a forma di volta è coperta da pannelli standard di pavimento rialzato per creare una superficie piana. Creato dal progetto di ricerca ACORN (Automating Concrete Construction), finanziato dall’UKRI, il design del pavimento a forma di volta sfrutta le “proprietà naturali e le forze intrinseche” del cemento, ha detto il team. Il dottor Paul Shepherd, ricercatore principale di ACORN e lettore presso il Dipartimento di Architettura e Ingegneria Civile dell’Università di Bath, ha detto: “Raggiungere gli obiettivi netti zero recentemente ratificati alla conferenza COP26 richiederà un cambiamento significativo da parte dell’industria delle costruzioni, che è responsabile di circa la metà delle emissioni totali del Regno Unito.
“Poiché il calcestruzzo è il materiale più consumato al mondo dopo l’acqua, e la sua produzione contribuisce a più del sette per cento delle emissioni globali di CO2, il modo più semplice per l’edilizia di iniziare il suo viaggio verso lo zero netto, è quello di usare meno cemento“. Attualmente la maggior parte dei pavimenti degli edifici utilizzano spesse lastre piatte di cemento solido, che si basano sulla resistenza alla flessione del cemento per sostenere i carichi. Il calcestruzzo non è bravo a resistere alla tensione indotta dalla flessione, quindi questi pavimenti hanno bisogno di rinforzi in acciaio. Invece, l’approccio di ACORN è di usare il calcestruzzo per ciò che è buono a fare, resistere alla compressione.
Mettendo il materiale solo dove è necessario, e assicurandosi che funzioni in compressione, il progetto di ACORN usa meno cemento. I ricercatori hanno notato che la forma potrebbe risultare poco pratica da realizzare, utilizzando le tradizionali casseforme temporanee, quindi hanno anche sviluppato uno stampo automatico adattabile e un sistema robotico di spruzzatura del calcestruzzo che può essere utilizzato in una fabbrica fuori sede.
Insieme a questo nuovo stile di fabbricazione, il team ha sviluppato un software su misura per ottimizzare i pavimenti per un dato progetto di edificio e controllare il sistema di produzione automatizzato per produrli. Poiché il pavimento è prodotto fuori dal sito, deve anche essere trasportato al sito e poi assemblato. Il team ha diviso il grande pavimento in nove pezzi trasportabili e ha sviluppato un sistema di connessione per unire i pezzi insieme. Il team di ACORN ha detto di aver incorporato anche giunti reversibili, in modo che il pavimento possa essere smontato e riutilizzato altrove alla fine della vita dell’edificio, promuovendo un’economia circolare nella costruzione.
La praticità del sistema è stata appena dimostrata ai partner industriali di ACORN realizzando un edificio a guscio sottile di 4,5 m x 4,5 m in scala reale nel laboratorio NRFIS del dipartimento di ingegneria civile dell’Università di Cambridge. I primi risultati suggeriscono che l’approccio di ACORN può fornire un “significativo risparmio di carbonio” secondo il team, con la ricerca futura che probabilmente porterà ad altri risultati man mano che i processi saranno ottimizzati. Ogni pezzo ha preso solo mezz’ora di tempo nonostante sia il primo del suo genere, e l’intero pavimento ha preso una settimana per assemblarsi. Le future versioni commerciali potrebbero essere prodotte in strutture industriali dedicate più rapidamente, credono i ricercatori.
