<<Buongiorno, la chiamo perchè avrei un’area da coprire e vorrei farlo con solo un telo, una cosa semplice e leggera, può aiutarmi?>>

Riceviamo almeno settimanalmente telefonate o messaggi di questo tipo e, purtroppo, ogni volta dobbiamo ripartire da capo per spiegare come questa richiesta, sebbene semplice e lecita, è tra le più difficili da realizzare. Non preoccuparti se questa è proprio la domanda a cui cerchi risposta e per cui sei giunto/a sul nostro sito: siamo qui per aiutarti e, magari, quando avrai letto questo post, avrai capito come mai non sempre sarà possibile soddisfare la tua richiesta.

Tra l’altro, l’obbiettivo di questo blog è proprio quello di promuovere cultura e conoscenza tecnica nell’ambito delle tensostrutture e dell’architettura tessile, un settore in espansione ma pur sempre di nicchia e governato da le leggi della statica, non sempre intuitive. Rispondere a questa domanda tramite questo articolo ha l’obbiettivo di permetterti di valutare in autonomia la fattibilità della tua richiesta. Una volta conclusa la lettura, se crederai sia fattibile, non esitare a scriverci. Nel caso invece tu abbia una soluzione per farlo, nonostante le difficoltà tecniche che ti illustreremo, scrivici lo stesso! Gli autori di questo blog sono sempre alla ricerca di soluzioni innovative per risolvere le problematiche delle coperture e delle strutture leggere. E le innovazioni sono la nostra passione!

Innanzitutto vogliamo chiarire che “il blog delle tensostrutture” riassume nei suoi oltre cento articoli molte risposte alle domande che probablimente vorrai porci. Ti preghiamo di navigare le categorie ed in particolare di leggere quelle in “primi passi” che riassumono tutte le informazioni che abbiamo valutato essere ricorrenti e più richieste da quando operiamo nel settore delle tensostrutture.

Detto ciò, torniamo sull’argomento di questo articolo concentrandoci sulla parola chiave: “solo un telo”.

Spesso chi ha scoperto da poco il mondo delle tensostrutture e delle pneumatiche ha la speranza che siano la soluzione “magica” a molte delle proprie esigenze. Confessiamo che è stata questa “magia” che ha fatto innamorare anche noi delle tensostrutture: la possibiltà di coprire con materiali dal peso di meno 1 kg al metro quadrato, superifici molto grandi, con pochissimo materiale, ottenendo strutture leggere, eteree e di basso impatto estetico. Ancora più magico è pensare che con materiali semplici e leggeri, si possa realizzare in autonomia una struttura che risponda alle priprie esigenze (per questo ti consigliamo l’articolo Come autocostruirsi una tensostruttura). Ma guardando più nello specifico la questione, ci si accorge spesso che “la magia” lascia presto lo spazio a quella che è davvero il segreto delle tensostrutture: l’ingegneria!

Dietro ogni “telo” semplice, agganciato in pochi punti, si ciela uno studio di equilibrio di forze che, se ben fatto, fa sembrare semplice una cosa in realtà molto complessa. Cos’è questo se non una magia?

Veniamo quindi al dunque e partiamo da una richiesta molto comune: ipotizziamo di dover corprire un’area di circa 8×8 (totale circa 64 metri quadri) magari nel giardino di casa. Lo vogliamo fare agganciando il telo in 4 punti e vogliamo che la copertura ci protegga da vento e pioggia; sappiamo già che volgiamo smontare il tutto in inverno, per non dover portare anche il carico neve e in questo modo pensiamo di cavarcela con davvero pochissimo sforzo (:-P)!

Nell’immaginario collettivo ci si aspetta che il telo da 64 mq possa pesare tra i 500 gr e 1 kg al metro quadrato per un totale trai i 35 e i 65 kg circa. La stima del peso è corretta e in questo esempio terremo il valore più conservativo, al fine di includere il peso dei rinforzi e dei cavi di bordo. Il peso proprio, però, non ci dice molto sulle forze necessarie per installare e mettere in sicurezza il telo stesso che dovrà avere il compito di resistere al vento. L’unico modo affinchè la copertura resista al vento, è che essa non si muova quando colpita dalle raffiche. Ogni struttura che si muove sotto la forza del vento amplifica gli sforzi all’interno di essa ed è destinata alla rottura.

Per contrastare le forze del vento, le tensostrutture sono installate introducento all’interno della membrana il cosiddetto “sforzo di pretensione”. La pretensione è quel valore di stress interno alla struttura che viene stabilito in fase di progettazione e da esso dipende la resistenza strutturale della tensostruttura sottocarico. Con un piccolo carico di pretensione, una struttura potrà resistere a piccole brezze o può essere montata per eventi temporanei (un giorno o due). All’aumentare della pretensione, aumenta la solidità della struttura che sarà in grado di resistere a forti venti e anche al carico neve. La stima degli sforzi di pretensione è un passaggio chiave per valutare immediatamente se la struttura che voglio costruire è qualcosa di fattibile o meno e che impegno sarà necessario.

Nel nostro esempio, la pretensione ha il compito di vincere il peso proprio del telo stesso (64 kg) e di portarlo ad essere teso tra i 4 verici a cui vogliamo collegarlo. Durante le fasi di montaggio, man mano che il tessuto si distenderà per raggiungere la configurazione desiderata, le forze orizzontali necessarie per sollevare e portare il telo in tensione aumenteranno, e di tanto!

Per chi ha la passione delle formule, ecco qui le forze in gioco applicate al comportamento di un cavo appeso per due punti, che possono, per semplicità, rappresentare le forze in gioco nel nostro caso.

I valori delle forze si possono ricavare dalla seguente formula:

Nel nostro caso, ipotizzando di considerare solo il peso proprio, e volendo far fare al nostro telo una spanciatura del 10% sulla diagonale L, con L= 11.3 come mostrato dallo schema qui sotto

 

la forza Fa necessaria a portare il telo ad assumere la configurazione geometria definita è di 785 kg.

Se volessimo il nostro telo meno arcuato, dimezzando la spanciatura al centro, che passerebbe dal 10% al 5%, i valori ai vertici raddoppierebbero raggiungendo il vaolore di 1570 kg. E’ evidente da questo primo calcolo come mai dobbiamo scordiarci di volere ottenere un telo perfettamente planare e orizzontale: i valori di pretensione necessari all’ottenimento di questa geometria renderebbero quasi impossibile l’opera. Ricordiamoci che stiamo costuendo una tensostruttura e le forme curve sono la loro natura, per definizione.

A questo punto siamo arrivati a sollevare il nostro telo e abbiamo ottenuto la geometria che avevamo in mente. Non è però finta: siamo sicuri che i valori di sforzo introdotto nel telo siano sufficiententi per garantire che sia stabile al vento? Questo calcolo è di gran lunga più complesso rispetto alla semplificazione lineare che abbiamo proposto per stimare i carichi al momento del solo montaggio. Per dare una idea, i carichi da normativa in pianura padana potrebbero richiedere l’applicazione di 50 kg al metro quadrato (solitamente di risucchio, quindi verso l’alto).

Queste forze si aggiungo ai valori di pretensione aumentando la tensione nel telo e a volte si sottraggono ad essi, scaricando la tensione della membrana che rischia di non essere tesa e quindi potrebbe cominciare a sbattere.  Per i nostri 64 metri quadri, oltre 1570 kg precedentemente individuati, dovremo quindi capire come contrastare circa altri 64*50kg=3200kg che un giorno o l’altro, potrebbero arrivare sul nostro telo causa temporale. Per capire come si trasdferiscono queste forze, non possiamo più usare la semplice formula illustrata precedentemente e dovremo fare una analasi FEM da cui scopriremo che i valori delle forze potrebbero essere molto facilamente 5 o anche 10 volte maggiori rispetto a quelli dovuti alla sola pretensione.

E qui era dove volevamo arrivare oggi:

Per garantire la sicurezza vostra e del vostro “telo” è necessario prevedere non solo che la struttura e gli agganci siano in grado di reggere i carichi di pretensione, ossia quelli che permettono alla struttura di risultare perfetta e sicura in una giurnata di bel tempo bensì, che il tutto sia dimensionato per forze anche 10 volte superiori, che potrebbero capitare al primo temporale. Per garantire la durabilità della copertura insieme alla vostra sicurezza, un “solo telo” non basterà ma avrete bisogno di una vera e propria tensostruttura, fatta a regola d’arte.