Involucro edilizio

L’evoluzione dei sistemi di fissaggio per facciate ventilate

Si può affermare senz’altro che il termine involucro assume oggi una più vasta accezione: non solo “pelle” dell’edificio o mera struttura di rivestimento fatta di pietra o altro materiale, bensì parte della costruzione in una identità di prestazioni qualitative, non solo architettoniche ma soprattutto tecniche.

30 Marzo 2018

Si può affermare senz’altro che il termine involucro assume oggi una più vasta accezione: non solo “pelle” dell’edificio o mera struttura di rivestimento fatta di pietra o altro materiale, bensì parte della costruzione in una identità di prestazioni qualitative, non solo architettoniche ma soprattutto tecniche. L’innovazione della tecnica conduce la facciata ventilata verso traguardi insperati e il consenso che ne riceve dal mondo della progettazione è univoco e assai promettente. Un settore, quello del rivestimento di facciate, che ha registrato una notevole crescita di mercato, tale da permetterci l’introduzione di prodotti sempre più innovativi in base alle diverse tecniche di ancoraggio, passando così da staffe in acciaio piegato, a veri e propri sistemi, in grado di seguire l’edificio con stretta aderenza oppure lanciare forme, sviluppare e riempire volumi sfumare linee a seconda dell’idea concepita dal progettista.

Fig. 1. Modalità di fissaggio puntiforme.
Fig. 2. Modalità di fissaggio su sottostrutture.
Fig. 3. Aggancio lastra con foratura sui bordi.
Fig. 4. Aggancio lastra con foratura sul retro.

Le tecniche di ancoraggio sono in continua evoluzione ma possiamo comunque distinguerle secondo quanto oggi viene riportato sull’unica norma italiana specifica ed esauriente in materia, relativa solo ai rivestimenti lapidei e ceramici UNI 11018:2003. Sinteticamente, la norma indirizza i procedimenti per un utile e logico impiego delle facciate ventilate realizzate con montaggio a secco. La norma è rigorosa nell’elencare i sistemi di fissaggio distinguendoli in:

  1. modalità di fissaggio al supporto (fissaggio puntiforme come quello del Tempio di Loto a Delhi e fissaggio su sottostrutture)
  2. tipi di soluzione per l’aggancio delle lastre (foratura o fresatura sui bordi delle lastre come quello del Tempio di Loto a Delhi e foratura sul retro delle lastre).

I sistemi di ancoraggio puntiformi fanno ricorso a staffe di vari tipi di acciaio inox, corredate da una serie di accessori e conformate in relazione alle situazioni applicative. Tali staffe realizzano il collegamento tra il punto di ancoraggio delle lastre e il punto di fissaggio al supporto, cioè il fissaggio alle pareti o alla struttura, permettendo nel contempo la regolazione per l’aggiustaggio della verticalità e degli allineamenti delle lastre. L’aggancio del rivestimento avviene, come si è detto, mediante un perno inseribile nel corrispondente foro predisposto nei bordi delle lastre.

Fig. 5. collegamento con piolo, utilizzato nel caso di lastre con fori praticati sui bordi delle stesse.
Fig. 6. Collegamento con slot utilizzato nel caso di lastre sottoposte a fresatura parziale o continua sui bordi orizzontali.
Fig. 7. Sistema di fissaggio di tipo puntiforme utilizzato per il rivestimento del Tempio di Loto a Delhi.

La soluzione adottata per il rivestimento del Tempio di Loto a Delhi sfrutta appunto un sistema di ancoraggio di tipo puntiforme.

In questo tipo di soluzione diventa indispensabile dimensionare correttamente gli spessori della staffa di supporto, garantendo anche tutti i giochi necessari per la regolazione durante le fasi di installazione. Ancor più importante diventa la scelta del corretto tassello di ancoraggio, che ha il compito di trasferire direttamente al supporto tutte le azioni (peso proprio, vento) derivanti dal rivestimento lapideo. Il tassello utilizzato in questo caso è l’ancorante meccanico con corpo espandente SLM.

Il principio di funzionamento è molto semplice, applicando la coppia di serraggio, il cono sul fondo del tassello è richiamato nel corpo dell’ancorante, che si espande contro la parete del foro eseguito nel calcestruzzo.

La camicia esterna a due settori garantisce così una distribuzione ampia e uniforme del carico.

Un tassello, quello scelto all’epoca del progetto del Tempio di Loto a Delhi, che rappresentava quanto di più performante nel mondo del fissaggio, garantendo carichi ammissibili per singolo ancorante di oltre 400 kg, valore di resistenza che ha reso affidabile e sicuro nel tempo il collegamento del rivestimento al supporto.

Fig. 8. Esempio funzionamento con risalita del cono sul fondo del tassello.
Fig. 9. Ancorante meccanico fischer SLM.
Fig. 10. Sistema di fissaggio puntuale fischer F10.

La continua ricerca del Gruppo fischer ha portato allo sviluppo nel corso degli anni di un sistema di ancoraggio rivoluzionario nell’idea e nel disegno: la staffa F10.

La staffa permette di risolvere una grande varietà di situazioni connesse con i carichi, gli aggiustamenti di quota e il tempo d’installazione.

Una delle caratteristiche più apprezzate della staffa sono gli aggiustamenti di quota sui tre assi X, Y, Z.

Questa caratteristica permette di compensare o di ridurre gli inevitabili difetti geometrici della facciata da rivestire.

Ruotando la vite di registro si varia la distanza X tra lastra e parete come indicato nella figura. La vite di registro ha un limite di massima sporgenza segnalato da una banda rossa sul gambo.

Per la regolazione verticale nell’asse Z si agisce sulla rosetta dentellata di registro conformata a spirale di Archimede, con questa è possibile una regolazione verticale di +/- 6 mm evitando ogni possibile slittamento verso il basso della staffa.

Infine la regolazione orizzontale (Y) utile quando sono necessari aggiustamenti per rimediare a errori di foratura delle lastre o di foratura della facciata.

Uno dei punti nevralgici nei rivestimenti in materiale lapideo è il corretto collegamento lastra-staffa. Che si tratti di collegamento con foro praticato sui bordi o di fresatura parziale o continua, l’impiego di un elemento d’interposizione in nylon permette di attenuare e distribuire uniformemente le pressioni nel collegamento staffa-lastra, garantendo inoltre un gioco minimo tra due lastre contigue. Gli accessori “tubetto elastico” e “inserto slot” sono realizzati in materiale PA6 con elevata resistenza sia meccanica che chimica.

La staffa F10 è dotata di una relazione di calcolo completa, grazie alla quale il progettista può scegliere una soluzione seriale per i propri progetti. Ancora oggi questo prodotto rappresenta una garanzia per molti operatori di mercato che possono apprezzare i benefici di un prodotto usato a livello mondiale.

Fig. 11. Regolazione distanza “X” per compensazione fuori piombo e intercapedine.
Fig. 12. Regolazione posizionamento verticale “Z” e orizzontale “Y”.
Fig. 13. Dettaglio accessorio “ inserto slot” in materiale PA6.

I sistemi di ancoraggio mediante sottostrutture con aggancio sul bordo delle lastre sono costituiti da speciali profili metallici (completi di elementi di appoggio delle lastre) e di accessori che vengono fissati agli elementi strutturali dell’edificio (travi di bordo e pilastri in calcestruzzo armato) garantendo un’ampia possibilità di regolazione dei posizionamenti nelle tre direzioni. Si tratta di una soluzione ormai di uso comune per il settore dei rivestimenti, in quanto garantisce l’ancoraggio del rivestimento nel caso di pareti di tamponamento di scarsa resistenza sulle quali il fissaggio non dia sufficienti garanzie di affidabilità. L’uso delle sottostrutture risulta indispensabile quando nell’intercapedine di rivestimento è presente un cappotto, in questo modo è possibile evitare di interferire con l’isolamento termico dell’edificio diminuendo così l’effetto di ponte termico che un sistema puntuale inevitabilmente creerebbe.

Si distinguono diverse soluzioni, essenzialmente caratterizzate dall’impiego di staffe a murodi forma e dimensione variabile, in funzione del carico e dell’intercapedine desiderata. Tali staffe sorreggono un sistema a montanti verticali e traversi orizzontali o di solo montanti verticali.

La scelta dei due sistemi è influenzata molto dal tipo di complessità architettonica data al rivestimento dell’edificio.

La stessa tipologia di orditura viene utilizzata anche per sistemi che prevedono l’aggancio nelle lastre mediante fori sul retro.

L’ancoraggio con aggancio sul retro delle lastre è l’evoluzione del sistema di aggancio sui bordi.

L’ancoraggio sul retro è caratterizzato dall’impiego di dispositivi di fissaggio, detti ancoraggi a scomparsa ad espansione geometrica controllata, appositamente studiati per non indurre sollecitazioni nella massa del materiale lapideo durante il loro serraggio.

Fig. 14. Esempio facciata ventilata con struttura montanti e traversi.
Fig. 15. Dettaglio staffe a muro.

Nello specifico, fischer ha introdotto l’innovativo sistema FZP II, con espansione geometrica a sottosquadro.

L’ancorante risulta essere completamente invisibile: posizionato nel retro lastra, può essere utilizzato sui principali materiali di rivestimento come lastre in pietra naturale, ceramica, fibrocemento, HPL, vetro, permettendo un semplice smontaggio dei singoli pannelli di rivestimento.

Fig. 16. Esempio di facciata ventilata con struttura a montanti verticali.

fischer FZP II apre la strada – in modo semplice e con costi contenuti – a progetti di facciate complesse e di design. Il tassello viene installato nella lastra attraverso il foro sottosquadro non passante, realizzato con la speciale punta diamantata fischer FZP B.

La tecnica di foratura, per l’ancoraggio a sottosquadro, è parte essenziale del sistema.

Grazie all’innovazione fischer, la foratura delle lastre in pietra può avvenire con una macchina a controllo numerico CNC a 3 assi, presente nello stabilimento di produzione-lavorazione del materiale lapideo. Queste macchine utilizzano punte diamantate appositamente disegnate fischer FZP B/CNC che consentono una foratura precisa secondo le tolleranze geometriche prescritte dal sistema fischer FZP II.

Eseguito il foro, vi è la possibilità di installare l’ancorante direttamente in stabilimento grazie a un particolare ancorante internamente filettato che non presenta sporgenza, così da non aumentare l’ingombro delle lastre per il trasporto in cantiere. Questa innovazione oltre alla immediata verifica della perfetta esecuzione del foro garantisce un maggior controllo dell’installazione soprattutto nei materiali di pregio o poco resistenti. Il produttore del materiale sarà così in grado di garantire un prodotto finito grazie alla marcatura CE del sistema FZP II che comprende appunto l’installazione dell’ancorante nella lastra lapidea attraverso strumenti di foratura e di controllo certificati.

Fig. 17. Dettaglio ancorante sottosquadro fischer FZP II.
Fig. 18. Sistema fischer FZP II.
Fig. 19. Dettaglio geometria foro sottosquadro.
Fig. 20. Punta diamantata fischer FZPB.

La speciale geometria a sottosquadro del tassello ha il vantaggio di non indurre alcuna tensione sul materiale. Questa tecnologia può essere applicata su numerosi materiali di rivestimento, con diverse consistenze, proprietà, spessori e dimensioni. È possibile ottenere carichi quattro volte maggiori rispetto ai tradizionali sistemi di aggancio sui bordi, cosi da poter ridurre gli spessori delle lastre e di conseguenza diminuire i carichi dell’involucro.

I tasselli inseriti nel retro lastra, ottimizzando il comportamento statico della lastra stessa e riducendo di circa il 50% il momento flettente, sono ideali per essere utilizzati su lastre di grandi dimensioni.

Fig. 21. Valori di carico ancorante fischer FZP II.
Fig. 22. Schema ottimizzazione comportamento statico lastra con fischer FZP II.

L’ancorante fischer FZP II è certificato per tutte le pietre naturali secondo EN 1469. La certificazione ETA si riferisce a un sistema globale costituito dall’ancorante installato nel materiale. Infatti nella determinazione delle resistenze (trazione, taglio, resistenza flessionale), si tiene in considerazione la variabilità dei risultati di una lastra quando soggetta a cicli di gelo e disgelo. Tale variabilità viene espressa mediante un coefficiente aexp che considera gli effetti di aging a cui il materiale è sottoposto durante il suo ciclo di vita.

Il coefficiente agisce direttamente sui valori di resistenza determinati sperimentalmente:

Inoltre la certificazione ETA permette un semplice dimensionamento del rapporto lastra/ distanza degli ancoraggi dai bordi senza ricorrere a complesse  modellazioni FEM 3D.

Nel caso di ancoranti disposti uniformemente è possibile utilizzare un grafico che permette di ricavare la tensione agente sul materiale.

Nel caso di progettazioni con forme particolari o ancoranti disposti in modo non uniforme è possibile calcolare i carichi agenti mediante modellazione FEM seguendo la procedura riportata nell’ETA.

Fig. 23. Modello per determinazione momento flettente.

Sono parte integrante del sistema FZP II, le speciali strutture fischer in alluminio appositamente sviluppate per esaltare il sistema di montaggio della lastre e garantire la massima sicurezza.

Specificamente sviluppata per accogliere il fissaggio fischer FZP II è la struttura fischer Genius interamente realizzata in alluminio e composta da montanti verticali e traversi orizzontali.

Fig. 24. Struttura fischer Genius.

Questa orditura facilita le fasi di piombatura della facciata e la posa in opera delle lastre,garantendo in ogni fase di montaggio la possibilità di compiere micro aggiustamenti sulle fughe orizzontali e sugli allineamenti tra una lastra e laltra, oltre a una facile rimozione della singola lastra di rivestimento. fischer Genius con fissaggiofi scher FZP II, ha superato con successo i test sismici presso l’Eucentre di Pavia e il CSTB di Parigi.

Benessere, Sicurezza e qualità sono per fischer valori unici e insostituibili per lo sviluppo di soluzioni innovative in tutti i settori dell’edilizia e dell’Involucro Edilizio.

Il piacere di realizzare un’opera di architettura dedicando la massima attenzione al dettaglio, nel rispetto dei tempi e dei costi, è l’obiettivo di fischer per garantire al progettista e al suo committente, un perfetto risultato finale, proponendo molteplici soluzioni di fissaggio, personalizzate e modellate sullo specifico progetto.

Fig. 25. Rivestimento sede MARGRAF S.p.a. con struttura fischer Genius e ancorante FZP II.
Luca Esposito

Diplomato in Geometra nel 1999, inizia l’attività professionale presso studi di progettazione nell’ambito dell’edilizia civile. Nel 2004 entra in Fischer Italia con il ruolo di assistente tecnico. Dal 2008 al 2012 è nell’Ufficio Tecnico, dedicandosi al dimensionamento dei sistemi di rivestimento. Dal gennaio 2012 si specializza nel settore dei sistemi anticaduta coordinando una rete di progettisti partner esterni per la messa in sicurezza delle coperture. Oggi è il riferimento dell’Ufficio Engineering di fischer Italia per i sistemi di rivestimento. Nel tempo libero apprezza le spiagge tropicali.