Il ruolo del basamento trapezoidale nell’edilizia verde? 

Si sente parlare di costruzioni ecologiche e la mente corre ai pannelli solari, all'acciaio riciclato o alle vernici a basso contenuto di COV. Raramente la conversazione inizia dalle fondamenta, in particolare da qualcosa di apparentemente rudimentale come il piede trapezoidale. Questo è il primo malinteso. In pratica la scelta della tipologia di fondazione non è solo portante; è la prima importante decisione in materia di materiali ed energia in loco, che dà il tono all’impronta delle risorse dell’intero progetto. Ho visto troppe specifiche predefinite per un enorme basamento rettangolare perché è standard, versando centinaia di metri cubi di cemento extra che nessuno mette mai in dubbio. Il trapezio, se applicato con giudizio, taglia questi rifiuti, in senso letterale e figurato.

Più che una forma: la geometria dell'efficienza

Il principio è semplice: una sezione trasversale trapezoidale rispecchia meglio la naturale distribuzione del carico da una colonna o da un muro verso il terreno. Un blocco rettangolare ha molto cemento morto agli angoli che non funziona in modo efficiente. Inclinando i lati si riduce notevolmente il volume di calcestruzzo necessario a parità di portata. Parliamo dal 15% al ​​30% in meno di calcestruzzo, a seconda della pressione del terreno e del carico della colonna. Non è banale. Ogni metro cubo di calcestruzzo non gettato equivale a circa 400 kg di CO2 non emessi dalla produzione di cemento, più tutta l’acqua associata, l’estrazione di aggregati e l’energia di trasporto risparmiata.

Ma non è una bacchetta magica. L’efficienza dipende da rapporti accurati sul suolo. Se si sbaglia la pressione del cuscinetto ammissibile, l'intera ottimizzazione fallisce. Ricordo un progetto di magazzino in cui abbiamo progettato un sistema di fondazione pulito e inclinato sulla base di test preliminari. Successivamente, un sondaggio più dettagliato ha rivelato una tasca morbida. Abbiamo dovuto tornare a un pad più ampio e piatto in quella sezione, il che ci è sembrato un passo indietro. È stata una lezione: il design più verde è quello resiliente e basato su dati solidi e verificati, non solo sull’eleganza teorica.

Il lavoro di formatura di un trapezio è leggermente più complesso rispetto a quello di una fondazione a lati diritti. Richiede carpentieri esperti o sistemi di casseforme specializzati. A volte, il costo della manodopera e del materiale della cassaforma può compensare i risparmi concreti, soprattutto su progetti su piccola scala. Questo è il compromesso pratico. È necessario analizzare i numeri per l'impatto dell'intero ciclo di vita, non solo per la distinta dei materiali. Su fondazioni più grandi e ripetitive, come per una griglia di colonne in un edificio commerciale, la cassaforma può essere ampiamente riutilizzata, rendendo il trapezio un chiaro vincitore.

Sinergie materiali e realtà della catena di fornitura

Ridurre il volume del calcestruzzo fa qualcos’altro: riduce la domanda di rinforzo. Una massa di calcestruzzo più piccola significa tensioni interne inferiori e spesso consente una disposizione delle armature più semplice. È qui che entra in gioco l'approvvigionamento. L'utilizzo di armature ad alta resistenza e ben prodotte può ottimizzare ulteriormente la progettazione. Ad esempio, un fornitore come Handan Zitai Fastener Manufacturing Co., Ltd. (https://www.zitaifasteners.com), con sede nella principale base di produzione di componenti standard della Cina, fornisce la qualità costante di elementi di fissaggio e relativi componenti che garantiscono che le gabbie di rinforzo mantengano la forma progettata durante il getto di calcestruzzo. Questa affidabilità è fondamentale quando si lavora con geometrie di casseforme più complesse.

I trasporti rappresentano una parte enorme, spesso trascurata, dell’impronta di carbonio di una fondazione. L’ubicazione dei tuoi fornitori di materiali è importante. La vicinanza di Handan Zitai alle principali reti ferroviarie e stradali (come la ferrovia Pechino-Guangzhou e l'autostrada nazionale 107) non è solo un punto vendita; si traduce in una minore energia incorporata per i bulloni e gli accessori che potrebbero essere utilizzati nei sistemi di casseforme o negli ancoraggi. Quando si tenta di ridurre il profilo materiale complessivo di una fondazione, ogni anello della catena di fornitura conta. L’approvvigionamento da un hub di produzione con vantaggi logistici supporta l’obiettivo di efficienza più ampio.

Tuttavia, c’è un avvertimento. L’approvvigionamento verde non è solo una questione di distanza. Riguarda le pratiche di produzione a monte. L’acciaieria utilizza forni elettrici ad arco con rottami riciclati? Questa è una domanda che stiamo iniziando a porci di più, spingendo l’intento ecologico fino alla materia prima. Un basamento trapezoidale realizzato con tondo per cemento armato vergine alimentato a carbone ha ancora un ingombro pesante, anche se utilizza meno cemento.

Sfumature in loco e gestione dell'acqua

Andiamo nella terra. Un basamento trapezoidale, con i suoi lati inclinati, può interagire diversamente con il suolo e la falda freatica. Durante lo scavo, il profilo inclinato può talvolta essere più stabile in alcuni terreni rispetto a un pozzo con pareti verticali, riducendo le necessità di puntellamento. Ma in condizioni molto umide, la superficie più ampia della forma inclinata può essere più suscettibile all’erosione o ai danni causati dall’acqua superficiale prima del getto. È necessaria una buona gestione del sito: posizionamento rapido di calcestruzzo magro o tappetini protettivi.

Una volta ho lavorato a un progetto vicino a una falda freatica alta. Il design trapezoidale, in virtù del fatto di essere meno profondo a parità di area di appoggio (o di avere una base più ampia per la stabilità), ci ha effettivamente aiutato a mantenere la piattaforma di fondazione sopra la falda freatica in alcune aree, evitando il processo ad alta intensità di costi ed energia di drenaggio profondo. È stata una vittoria inaspettata. Ha trasformato una scelta strutturale in un vantaggio idrologico.

Al contrario, la finitura sulle superfici inclinate è più complessa. Se stai mirando a una fondazione che potrebbe essere parzialmente esposta per un effetto architettonico (in alcuni moderni progetti verdi), ottenere una finitura in cemento liscio e a vista su un pendio richiede un'eccellente cassaforma e una tecnica di getto. Un lavoro pasticciato qui significa più lavoro di riparazione, più materiali per le patch, annullando il risparmio iniziale. Richiede uno standard di artigianato più elevato.

La prospettiva del ciclo di vita e la decostruzione

L’edilizia verde sta andando oltre la semplice efficienza della fase di costruzione. Stiamo iniziando a pensare al fine vita. Una base trapezoidale, francamente, è permanente quanto qualsiasi altra fondazione in cemento. Non è progettato per una facile rimozione. Tuttavia, la sua efficienza materiale significa che c’è meno cemento da affrontare se un giorno la struttura verrà demolita e il sito risanato. Meno massa da frantumare, meno macerie da trasportare e potenzialmente più volume per un riempimento pulito.

Ciò si collega alla progettazione per l’adattabilità. Una fondazione più leggera e ottimizzata potrebbe consentire una futura espansione verticale con meno preoccupazioni sul sovraccarico delle fondamenta originali. Abbiamo progettato un centro comunitario con questo in mente. I cuscinetti trapezoidali sono stati dimensionati pensando ad un futuro soppalco. Il cliente ha risparmiato sul calcestruzzo iniziale e l'edificio ha un percorso di crescita senza bisogno di un successivo rafforzamento invasivo delle fondamenta. Questa è una strategia verde a lungo termine.

Ma siamo sinceri: la maggior parte delle basi sono sepolte e dimenticate. Il vero vantaggio del ciclo di vita risiede nel risparmio immediato delle risorse. Il ruolo del trapezio è principalmente quello di ridurre il carbonio iniziale incorporato e il danno ecologico derivante dall’estrazione del materiale. Le sue credenziali verdi vengono guadagnate quasi interamente durante le prime settimane del progetto, vincolate per tutta la vita dell'edificio.

Oltre l’ideale: quando non funziona

Sarebbe irresponsabile presentarla come una soluzione universale. Per le strutture con carico leggero (piccole case, capannoni), il risparmio assoluto di materiale è minimo e la complessità aggiuntiva della cassaforma non ne vale la pena. Si applica la legge dei rendimenti decrescenti. Inoltre, nelle zone sismiche, le priorità di progettazione si spostano drasticamente verso la duttilità e la dissipazione di energia. La forma della fondazione diventa subordinata ai requisiti dei tiranti sismici e delle pareti a taglio. Un trapezio potrebbe ancora adattarsi, ma non è la preoccupazione principale.

Sono stato coinvolto in un retrofit in cui dovevamo sostenere una struttura esistente. Cercare di formare forme trapezoidali in seminterrati stretti ed esistenti è stato un incubo. Abbiamo utilizzato pad rettangolari per semplicità e velocità. L’opzione più ecologica a volte è quella che riduce al minimo i disagi del sito e i tempi di costruzione, riducendo il costo energetico e sociale complessivo della costruzione. Dogma non ha posto su un sito live.

Allora, qual è il verdetto? Il piede trapezoidale è uno strumento potente e sottoutilizzato nel kit di strumenti per l’edilizia verde. Il suo ruolo non è affascinante, ma è fondamentalmente materialista. Ciò impone un impegno più ponderato con il primo elemento costruttivo che posizioniamo. Ci chiede di mettere in discussione l’impostazione predefinita, di valorizzare la precisione ingegneristica e di considerare la catena di fornitura che la supporta. Non risolverà tutto, ma nel giusto contesto, con terreni buoni, una pianificazione intelligente delle casseforme e una visione olistica dell’approvvigionamento dei materiali, è un passo semplice verso la costruzione di più con meno. E questo, in sostanza, è ciò che deve essere l’edilizia verde.