Palazzo di Regione Lombardia, Milano IT, Vector Foiltec

Questo articolo approfondisce il post che parla delle proprietà dei film in ETFE per l’architettura e che può essere visionato qui http://www.macotechnology.com/blog/proprieta-dei-film-in-etfe-per-larchitettura/

Progettazione Strutturale ETFE

I film in ETFE sono caratterizzati da un comportamento meccanico legato alla temperatura del materiale e un legame sforzo-deformazione relativamente complesso che può essere elastico, visco-plastico o plastico a seconda del carico applicato. I metodi di laboratorio più utilizzati sono le prove di trazione uniassiali (particolarmente semplici sia nella realizzazione che nell’analisi dei risultati), i test  di scoppio (utile per determinare la resistenza ultima a rottura con un sforzo biassiale 1:1) e i test biassiali (che permettono di riprodurre cicli anche complessi con stati di sforzo variabili).

A differenza dei tessuti con struttura trama-ordito, i film in ETFE hanno un comportamento piuttosto omogeneo nelle due direzioni principali che, in prima approssimazione, sono spesso considerate con le stesse proprietà meccaniche in ambito elastico. Osservando con attenzione le curve sforzo-deformazione dei test uniassiali si nota che il materiale ha due punti di snervamento in corrispondenza di allungamenti del 2.3% e del 14% corrispondenti a uno sforzo del di 18.5 MPa e 25.5 MPa con una progressiva riduzione della rigidezza del materiale. Inoltre, i valori di snervamento tendono a ridursi all’aumentare della temperatura e della velocità di applicazione del carico. Il modulo elastico varia quindi tra 1000 MPa (0.4%/min) e 1200 MPa (200%/min). Ai fini della progettazione strutturale, il comportamento dei film in ETFE per l’architettura viene comunemente considerato lineare, elastico e isotropo  per sforzi inferiori a circa 14MPa anche se di fatto, dopo ripetuti cicli di carico, il comportamento del materiale diventa progressivamente elastico lineare fino al secondo punto di snervamento.

Per stati di sforzo superiori il livello di approssimazione diventa inadeguato per via del comportamento plastico del materiale. Inoltre, l’applicazione di carichi per lungo tempo porta a progressivo allungamento viscoso del materiale che risulta essere compreso tra 0.02% (spessore 50?m, sforzo longitudinale di 2MPa) e  il 10.355% (spessore 50 ?m, sforzo trasversale di 14MPa). A questi valori,  misurati dopo 24 ore, devono esser inoltre aggiunti gli allungamenti dovuti al carico iniziale e compresi tra lo 0.122% (spessore 50?m, sforzo longitudinale di 2MPa) e lo 2.073%(spessore 50 ?m, sforzo trasversale di 14MPa).

Progettazione Architettonica

Nelle fasi di progettazione esecutiva di strutture in ETFE, quali coperture, padiglioni temporanei, serre o facciate, il comportamento sotto carico del materiale influisce notevolmente sulla geometria e i dettagli costruttivi utilizzati. In sostanza, il progettista deve tenere in considerazione il progressivo allungamento del materiale che, in certe condizioni di sforzo temperatura, può anche diventare permanente.

Esistono tre tipi fondamentali di sistemi costruttivi  per film in ETFE:

– Cuscini pneumatici: sono composti da due o più layer di ETFE mantenuti in tensione tramite una leggera sovrappressione di circa 220 Pa della camera d’aria interna. Grazie alla pressione interna (che può anche essere aumenta a seconda delle esigenze) è possibile controbilanciare le azioni del vento e della neve fornendo allo stesso tempo un discreto isolamento termico (che può essere migliorato aggiungendo fino ad un massimo di 4 strati di ETFE in modo da ottenere tre intercapedini d’aria). Variando la pressione delle intercapedini è inoltre possibile muovere i layer intermedi di ETFE andando a sovrapporre eventuali pattern schermanti applicati al film (chiudendo cosi l’involucro in ETFE alla radiazione solare). Immagini dal montaggio dei cuscini dell’ Allianz Arena, Monaco (Seele).

 

– Pannelli modulari: si tratta di pannelli, generalmente di facciata, composti da un telaio rigido in alluminio che permettono di fissare il film in ETFE lungo il perimetro. Il pannello può avere uno solo layer (molto utilizzato nelle serre in ETFE in sostituzione dei tradizionali vetri) o due layer nel caso siano richieste maggiori prestazioni termiche di isolamento come nel caso di facciate, coperture o finestre. Nei sistemi di involucro più avanzati il telaio in ETFE ha un dispositivo per mantenere in tensione, o ritensionare periodicamente il film in ETFE nel caso di allungamenti di tipo permanente.

 

 

– Sistemi a doppia curvatura: si tratta di sistemi di copertura o facciata molto simili al quelli utilizzate per le tensostrutture basate su tessuti spalmati. Il film in ETFE viene stabilizzato tramite la pretensione del materiale e una geometria 3D con una doppia curvatura che aiuta a prevenire la vibrazione incontrollata del film (fluttering).  Dettaglo del progetto Iason Graz (Skyspan).