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AUTORE: Arch. Pietro Mencagli, Ph.D., Università di Roma La Sapienza

Nuovi calcestruzzi e nuove casseforme

Ogni architettura, che sia essa residenziale, commerciale, industriale o polifunzionale, è un caso unico e come tale è riconosciuta sia nel suo percorso progettuale sia nella fase realizzativa. Negli ultimi decenni le sperimentazioni progettuali e soprattutto tecnologiche hanno compiuto passi da gigante raggiungendo traguardi eccezionali e impensabili. La tecnologia dell’architettura ha saputo evolversi e vincere qualsiasi tipo di sfida progettuale. In particolare, l’evoluzione delle tecnologie dei materiali non ha conosciuto momento di pausa o di transizione. Lo sviluppo delle proprietà e delle caratteristiche dei materiali ha stravolto il concetto di architettura e di realizzazione, permettendo di accompagnare nella fase costruttiva qualsiasi tipo d’idea, sfidando fisica e gravità. Uno dei materiali che ha accompagnato l’evoluzione dell’architettura in tutte le sue fasi è il calcestruzzo. Con il progredire del tempo e delle tecnologie, il calcestruzzo ha migliorato ed incrementato non solo le sue proprietà di resistenza meccanica, ma ha saputo trasformarsi in materiale espressivo e scultoreo, capace di realizzare attraverso le sue caratteristiche opere tanto uniche quanto affascinanti. I calcestruzzi ordinari possono oggi raggiungere ottimi valori di resistenza a compressione ed elasticità, senza considerare i calcestruzzi fibro-rinforzati e di nuova generazione che hanno letteralmente stravolto il mercato costruttivo e architettonico. I progressi tecnologici non sono solo mirati alla resistenza meccanica, ma anche al miglioramento di durabilità, elasticità, fluidità, facilità di colaggio, plasmabilità e sostenibilità che hanno permesso di realizzare limiti strutturali impensabili prima, geometrie e forme tanto particolari quanto uniche. L’utilizzo di software e di metodi di calcolo ha reso più approfondite e affidabili le analisi strutturali, che riescono a rappresentare il comportamento di strutture complesse considerando gli effetti secondari, i fenomeni dovuti al ritiro, agli stress termici e alle sollecitazioni di tipo sismico. Il calcestruzzo oggi è in grado di realizzare le più fantasiose e singolari forme, superfici piegate, curvilinee, contrapposte ed incrociate tra loro, suoli e coperture artificiali in un'unica soluzione di continuità. L’evoluzione dell’architettura ha portato allo sviluppo di calcestruzzi con caratteristiche sempre più performanti e di nuova generazione (Ultra High Performance Concrete) in grado di raggiungere elevatissime resistenze meccaniche, compattezza, omogeneità, flessibilità, sostenibilità e durabilità. Inoltre, il ricorso a nanotecnologie per l’incremento della resistenza meccanica, l’uso di super fluidificanti e autolivellanti per realizzare getti particolarmente complessi, di fibre ottiche di vetro per strutture portanti semitrasparenti alla luce (Light Transmission Concrete) di agenti aeranti per calcestruzzi termicamente isolanti, di additivi chimici quali il biossido di titanio per realizzare superfici dalle proprietà fotocatalitiche in grado di abbattere gli inquinanti atmosferici, sono solo alcuni dei risultati fino ad oggi raggiunti dalla ricerca ed ampiamente utilizzati nel settore delle costruzioni. L’innovazione che ha consentito di raggiungere calcestruzzi così speciali e specializzati, non può che riflettersi anche sulle componenti che caratterizzano questo materiale: dalle barre in acciaio per le armature, alle casseforme per il getto in opera del calcestruzzo. Se da una parte si sono affiniate le arti delle casseforme lignee realizzate in cantiere, dove forma ed estetica

Concrete: calcestruzzi innovativi e architettura

delle casseforme

Un materiale in continua evoluzione plasmato da casseforme innovative

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dipendo molto spesso dalle abilità dei falegnami e dei carpentieri che progettano e modellano i casseri, dall’altro si assiste all’ingegnerizzazione di casseri studiati e composti da elementi prefabbricati facilmente assemblabili ed in grado di disegnare strutture in calcestruzzo ed architetture di forme straordinarie. L’architettura è anche la capacità di progettare la realizzazione dell’edificio così come si è immaginato, di plasmare un materiale come il calcestruzzo conferendogli non solo qualità meccaniche ma anche plastiche ed estetiche. Passando dal legno al metallo, senza tuttavia tralasciare elementi di tipo plastico e tessile, le casseforme per i getti di calcestruzzo si sono evolute diventando vere e proprie architetture. Sia per casseri di tipo rampante che di tipo più tradizionale, i pannelli che li compongono, per il contenimento del getto di calcestruzzo e l’intelaiatura ti supporto, sono preventivamente realizzati in officina al fine di minimizzare gli sfridi e di ottimizzare la loro produzione. Realizzati con pannelli di legno del tipo multistrato a fibre incrociate o attraverso pannelli metallici posti su intelaiatura metallica o metallo-lignea, i casseri sono normalmente dotati, nella zona di interfaccia con il calcestruzzo, di un materassino sintetico a basso spessore che ha il compito di uniformare la superficie del getto, calibrare le giunzioni e agevolare le operazioni di rimozione dei casseri a getto indurito. Nella maggior parte dei casi, la superficie del cassero è trattata con olii particolari che riducono l’adesione chimica del conglomerato cementizio alla superficie del cassero e agevolando così le operazioni di scasseratura soprattutto quando vengono realizzati sul cassero basso-rilievi artistici a particolari forme geometriche. Infatti, l’evoluzione dei casseri ha portato alla realizzazione di particolari decorazioni superficiali cambiando totalmente l’idea del calcestruzzo faccia a vista. Il risultato è che la superficie del calcestruzzo può essere lavorata architettonicamente ed artisticamente attraverso la progettazione e il disegno delle casseforme. Prima della posa in opera delle armature e del getto del calcestruzzo, all’interno dei casseri vengono posizionate con tecnica di incollaggio o fissaggio meccanico le matrici che conferiranno gli effetti desiderati sulla superficie del materiale. Le texture, facilmente recuperabili e riutilizzabili, possono essere costituite da teli plastici o in gomma, tessuti metallici, elementi lignei, plastici, in polistirene o metallo che, dopo essere state adeguatamente fissate ai casseri, disegnano la superficie del getto di calcestruzzo imprimendone forme ed effetti di finitura voluti. L’arte è nel dettaglio, ed è compito dell’architetto e del team di lavoro la progettazione della fase realizzativa dell’organismo architettonico. Il calcestruzzo e le casseforme di legno

Un uniforme curva in calcestruzzo disegna il guscio di uno studio privato d’arte in Beozia, Grecia. Lo studio di architettura A31 progetta questo piccolo intervento per una committenza privata, un artista che commissiona uno spazio nel quale lavorare e offrire mostre private. Adiacente alla residenza nasce così una vera e propria galleria in calcestruzzo, dove lo spazio a doppia altezza e l’ampio atrio consente la libera lavorazione di sculture e opere d’arte. Interamente realizzato in calcestruzzo, dalla parete esterna alle strutture interne, comprese scale, arredi e finiture, lo studio è accessibile da una vetrata a tutta altezza che rimarca il concetto di galleria o hangar e illumina tutto lo spazio interno. L’architettura realizzata dallo studio di Atene, è una struttura moderna, monolitica, che sembra essere scavata e scolpita secondo le esigenze. Lo spazio creato è aperto, accogliente, solenne e semplice. Fa parte della natura che lo circonda come se fosse stato lì per secoli. Il calcestruzzo è il materiale che consente questa fusione con il sito circostante. Le aperture nella parete di calcestruzzo gettata

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Figura 1. Art Warehouse, uno studio artistico privato, Beozia, Grecia, A31 Architects, 2009 – Vista dello studio dal giardino privato, il piccolo intervento ricorda una vera e propria “galleria” d’arte in calcestruzzo

Figura 2. Art Warehouse, uno studio artistico privato, Beozia, Grecia, A31 Architects, 2009 – Vista degli spazi interni dello studio d’arte, la particolare tessitura del calcestruzzo è ottenuta attraverso i casseri di getto

in opera sono studiate per l’illuminazione naturale e seguono il percorso solare oltre che garantirne la ventilazione neutrale dell’edificio. I blocchi di calcestruzzo tagliati sono utilizzati come sedute esterne come reminiscenza del luogo, o adottate come piedistalli per l’esposizione delle opere d’arte. In questa architettura, il calcestruzzo è un materiale total design: è struttura, finitura e design interno. La scelta dello studio A31 è stata quella di utilizzare delle casseforme lignee con passo a doghe strette per il getto del calcestruzzo. Così facendo il calcestruzzo faccia a vista disegna l’intero guscio conferendo una trama orizzontale, sia esternamente che internamente, che slancia e allunga l’intera galleria. La trama realizzata sul calcestruzzo a vista dai casseri in legno, ed i chiaro scuri lasciati durante il processo di indurimento che differenziano le diverse doghe, conferiscono all’intera opera architettonica l’idea di legno. La texture utilizzata per i casseri diventa la finitura dell’edificio e caratterizza il volume sia internamente che esteriormente grazie ad una trama studiata per la fase di realizzazione.

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Il calcestruzzo e le casseforme di metallo

Tradurre un concept in architettura è una delle sfide più importanti che l’architetto e il team di progettazione compie. L’immaginazione si deve tradurre in realtà, così che possa essere compresa e vissuta da parte dell’utenza residente. Ricerca e innovazione, sia in fase progettuale sia in fase costruttiva, hanno accompagnato la realizzazione del MAXXI, Museo Nazionale delle arti del XXI secolo, progettato dallo studio di architettura Zaha Hadid realizzato a Roma per conto del ministero dei beni culturali. Il progetto, scelto tra più di 250 candidati, ha conquistato la giuria per le sue capacità di integrarsi con il contesto urbano, per le sue forme e soluzioni architettoniche innovative, e per la capacità di rappresentare la nuova architettura contemporanea con la progettazione di spazi unici connessi l’uno con l’altro. Con il MAXXI si supera l’idea dell’edificio-museo. Le pareti curvilinee che disegnano i complessi volumi architettonici, l’articolazione dei percorsi che accompagnano continui sbalzi di quota impercettibili al visitatore determinano la qualità spaziale dell’intera opera. La fluidità dell’edificio e degli spazi interni è rappresentata nelle sue parti costruttive, e il materiale che ha consentito di tradurre in realtà la fantasia architettonica è il calcestruzzo. Da molti definito come un cantiere d’autore, la fase di realizzazione è stato una dei momenti più audaci e complessi della grande macchina progettuale. Il completamento di questo grande progetto ha visto per più di 10 anni un intenso dialogo tra l’impresa costruttrice e il team progettuale, e la sperimentazione di nuovi calcestruzzi in grado di fornire le caratteristiche finali richieste. L’utilizzo del calcestruzzo 3SC (self compacting, self compressing, self curing concrete) ha reso possibile la realizzazione di un rivestimento uniforme, liscio e senza difetti estetici in grado di unire i diversi ambienti in un unico corpo fluido, come fosse un solo blocco. La realizzazione ha richiesto 50.000mc di calcestruzzo gettato in opera e 12.000mc di calcestruzzo 3SC. Questo tipo di calcestruzzo più fluido rispetto a quelli utilizzati comunemente e in grado di soddisfare le esigenze di costruzione e le prestazioni meccaniche ed estetiche richieste, è stato messo appunto esclusivamente per il MAXXI. Le sfide affrontate dal team progettuale e dalla ditta costruttrice sono state di diverso tipo, non solo legate all’aspetto estetico, ma anche a quello climatico e di pompaggio del materiale. Per la realizzazione delle strutture curve e imponenti è stato utilizzato un calcestruzzo SCC, Self Compacting Concrete, capace di riempire le casseforme nonostante un fitto intreccio di armature metalliche garantendo un pompaggio fluido, il contrasto dell’espansione da parte delle armature, e una superficie che a vista risulta priva di difetti e compatta. Questa tecnologia è stata però implementata poiché una delle problematiche era l’impedimento della stagionatura umida delle superfici appena sformate. La chiave di successo è stata quella di studiare un additivo capace di assicurare un’adeguata espansione del calcestruzzo anche in assenza di stagionatura umida, e che consentisse al calcestruzzo di autostagionarsi anche in condizioni ambientali sfavorevoli per il clima secco. Questo innovativo materiale è presentato come un calcestruzzo contemporaneamente self-compacting, self-compressing e self-curing, viene per questo denominato 3SC. Un ruolo fondamentale è stato interpretato dalle casseforme utilizzate. Infatti, rappresentano quanto di più avanzato ed innovativo il mercato potesse offrire per realizzare strutture di tale portata e geometricamente irregolari. La scelta di casseforme in metallo è stata sotto ogni punto di vista vincente, non solo perché hanno consentito una rapida messa in opera delle paratie e il conseguente smontaggio per il loro riutilizzo, ma anche per raggiungere le qualità del calcestruzzo faccia a vista richiesto dall’architetto. Il risultato finale sono delle pareti omogenee, compatte e fluide allo stesso tempo, e grazie ad alcuni accorgimenti quali chiudere i fori lasciati dai collegamenti dei casseri con tappi a filo parete e lavorare le imperfezioni lasciate dai giunti tra un cassero e l’altro si è raggiunta l’espressività architettonica voluta.

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Figura 3. Museo Nazionale delle Arti del XXI secolo, Roma, Italia, Zaha Hadid Architects, 2010 – Vista generale dell’edificio dalla piazza, Vista del percorso esterno per l’ingresso principale

Figura 4. Museo Nazionale delle Arti del XXI secolo, Roma, Italia, Zaha Hadid Architects, 2010 – Fase di lavorazione in cantiere, particolare del montaggio delle casseforme, Vista di un particolare delle pareti curve

Figura 5. Museo Nazionale delle Arti del XXI secolo, Roma, Italia, Zaha Hadid Architects, 2010 – Processi di cantiere, particolari delle casaforme per il getto in opera del calcestruzzo 3SC

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Il calcestruzzo e le casseforme di plastica

In Corea il calcestruzzo è il materiale da costruzione per eccellenza e la politica che accompagna l’utilizzo di questo materiale si sta evolvendo verso il riciclo ed il riuso. Lo scopo del progetto realizzato dallo studio BCHO Architects Associates a Chungbuk in Corea, è quello di educare i visitatori sulle potenzialità del riutilizzo del calcestruzzo, e le innovative forme di posa in opera del materiale e di utilizzo di particolari casseforme. L’Hanil Visitors Center & Guest House è un esempio di come ricreare l'uso di questo materiale in diversi tipi di applicazione, creando nuove tecniche di re-casting. Il calcestruzzo recuperato è stato riutilizzato come inerti per nuove miscele e per creare nuove pareti e oggetti di design traslucidi e opache. Le due facciate principali dell’edificio sono realizzate attraverso due diverse metodologie di recupero del calcestruzzo. La facciata principale è stata realizzata attraverso un’innovativa forma architettonica e disegnata con una speciale cassaforma. Seguendo il posizionamento lineare e il movimento delle colline e della foresta circostante, lo studio di architettura ha voluto riproporre tale movimento in facciata, offrendo una parete ondulata di calcestruzzo bianco. Si rilegge in questa scelta architettonica tutta l’energia della foresta circostante. La realizzazione è avvenuta utilizzando calcestruzzo gettato in opera in apposite casseforme. La lavorazione del calcestruzzo ed il risultato raggiunto è stato permesso grazie all’utilizzo di casseforme di tessuto misto plastica che hanno consentito di disegnare delle forme fluide e plastiche non rinunciando però alle proprietà meccaniche del materiale. Il risultato finale è una sequenza di elementi in calcestruzzo che, gettati in opera in sito, sono stati assemblati uno ad uno in cantiere. La quinta che si presenta assomiglia ad una tela, una tenda che nasconde il cuore dell’edificio. L’utilizzo di tali casseforme ha conferito al calcestruzzo faccia a vista una particolare trama, casuale, che lo trasforma in una vera e propria tela artistica. La sfida del calcestruzzo pompato in queste speciali casseforme era di creare continue curve, naturalmente fluide per diventare la superficie dell’edificio alto 7 metri. La progettazione delle casseforme è stata di vitale importanza. Così sono state realizzate delle forme di legno compensato nelle quali sono state incastrate le matrici di plastica che hanno conferito la forma delle onde grazie all’utilizzo di tubolari appositamente dimensionati, il tutto avvolto con tessuto. Il risultato è stato una materializzazione intelligente di roccia solida, colonne di calcestruzzo sinusoidali che caratterizzano l’intera facciata. Per contrastare la flessione e il carico a compressione previsto, il calcestruzzo raggiunge spessori che variano da 50 cm a 80 cm. Ci sono quattro aperture nella parete orientale che sono state create negli spazi intermedi dei giunti. Attraverso le finestre, si può vedere come questo particolare processo di riciclo del calcestruzzo venga prodotto in fabbrica. Dietro le due aperture più grandi si intravede il cortile del Centro visitatori e la caffetteria accanto al cortile, che è circondato da un giardino d'acqua interno. Il trattamento della facciata a ovest è completamente opposto. È stata realizzata attraverso l’utilizzo di gabbie metalliche che accolgono delle pietre anch’esse recuperate da calcestruzzi riciclati. Questo tipo di parete non solo permette il riutilizzo di materiale destinato allo smaltimento, ma attraverso le proprietà termiche del calcestruzzo, garantisce un’ottima prestazione termica ed ambientale all’edificio. Infatti, la massa termica recuperata durante le ore diurne viene, nel vero senso della parola, ingabbiata dalle pietre della parete perimetrale e permette un adeguata calibrazione termica degli spazi interni. Un progetto questo di grande spessore architettonico, soprattutto se si pensa alle potenzialità di recupero e riutilizzo di n materiale come il calcestruzzo.

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Figura 6. Hanil Visitors Center & Guest House, Chungbuk, Corea, BCHO Architects, 2009 – Vista di inquadramento generale dell’edificio realizzato attraverso calcestruzzo riciclato

Figura 7. Hanil Visitors Center & Guest House, Chungbuk, Corea, BCHO Architects, 2009 – Vista particolare della facciata principale d’ingresso, il calcestruzzo disegna curve sinuose e irregolari

Figura 8. Hanil Visitors Center & Guest House, Chungbuk, Corea, BCHO Architects, 2009 – Particolare delle casseforme composte da telaio in legno, supporto in plastica e tessuto utilizzate per il getto del calcestruzzo

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Il calcestruzzo e le casseforme in tessuto

Il Museo Herning di Arte Contemporanea, realizzato dallo studio di architettura Steven Holl Architects, è stato completato nel settembre 2009 con la scopo di fornire una nova visione culturale alla regione Jutland in Danimarca. Il Museo fonde tre distinte istituzioni culturali: il centro Herning delle Arti, il MidtVest Ensemble e il Socle du Monde in un unico spazio innovativo grazie all’unione dell’arte visiva, con quella musicale. Il programma funzionale che l’architettura ospita è vario e comprende: le gallerie espositive permanenti e temporanee, un auditorium da 150 posti, sale prova musicali, un ristorante, una biblioteca multimediale, e gli uffici amministrativi. Il museo è situato nei pressi di ex-fabbrica che originariamente produceva camicie, ed è proprio questo il concept che guida lo studio d’architettura. Infatti, l’intera opera architettonica s’ispira alle fabbriche tessili e di abbigliamento che sorgevano nella zona di intervento. Composto da cinque edifici per un totale di più di 5.000mq è caratterizzato dalle affascinanti coperture che morbidamente definiscono gli spazi interni dell’edificio. Le coperture si intrecciano tra loro e librano nell’area come teli di stoffa creando un gioco di intrecci e di intersezioni scultoree ma allo stesso tempo leggere. Viste dall'alto, le geometrie delle coperture ricordano una raccolta di maniche di stoffa. Spazi dedicati alle gallerie espositive sono ortogonali e finemente proporzionate alle opere d’arte esposte, e le sezioni delle coperture curve trasportano la luce naturale negli spazi bilanciando la spazialità interna. In questo progetto l’utilizzo del calcestruzzo di colore bianco, che è stato ottenuto grazie all’utilizzo di ossido di titanio, aumenta l’originalità e il concept perseguito dall’architetto. Inoltre, il metodo di posa in opera del calcestruzzo viene ripensato attraverso lo studio e la progettazione delle casseforme. Le pareti dell’edificio riproducono la particolare texture di tessuti sgualciti, camicie non stirate. Questo specifico effetto è stato ottenuto grazie ad alcuni accorgimenti in fase di realizzazione e di pompaggio del calcestruzzo. Sono state due le attenzioni poste dal progettista. In primo luogo la tecnica di getto: per evitare giunti orizzontali o verticali tipici dei casseri, sono stati progettate casseforme a tutta altezza, cosicché le pareti risultassero come un'unica superficie continua. La seconda accortezza riguarda invece l’ottenimento della particolare trama a tessuto: per raggiungere tale finitura esterna per il calcestruzzo faccia a vista, sono stati applicati, all’interno dei casseri, dei teli di fibra plastica (larghezza 2.5 mt e trama di 2.5 x 2.5mm) normalmente utilizzati per proteggere i fienili, o come coperture per i camion merci. I teli sono stati prima sgualciti volutamente e in un secondo momento applicati all’interno dei casseri in legno. Una volta terminata la scasseratura, l’effetto ottenuto è quello di una superficie porosa, dove le pieghe dei teli sono rimaste impresse sulla superficie del calcestruzzo. Queste due operazioni hanno conferito alle pareti un effetto unico, delle tele bianche a tutta altezza che ricordano, appunto, le fabbriche tessili della zona.

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Figura 9. HEART Herning Museum of Contemporary Art in Herning, Jutland, Denmark, Steven Holl Architects, 2010 – Vista a volo di uccello dell’edificio. Vista dei prospetti su parete d’acqua

Figura 10. HEART Herning Museum of Contemporary Art in Herning, Jutland, Denmark, Steven Holl Architects, 2010 – Vista degli spazi interni. Particolare della copertura a vela. Particolare trama calcestruzzo

Figura 11. HEART Herning Museum of Contemporary Art in Herning, Jutland, Denmark, Steven Holl Architects, 2010 – Particolare del calcestruzzo faccia a vista, la trama tessile lasciata dal cassero tessile

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Bibliografia di riferimento

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Sitografia di riferimento

Fonti immagini - http://www.sanaa.co.jp

Fonti immagini - http://www.archdaily.com

http://www.stevenholl.com

http://www.archdaily.com/430369/art-warehouse-in-greece-a31-architecture/

http://koreanarchitecture.wordpress.com/2012/06/08/byoung-soo-cho-wraps-concrete-hanil-visitors-center-and-guest-house/