Facciate ventilate in lamiera d'alluminio

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Facciate ventilate in lamiera d'alluminio

Autore testo e disegno: Lorenzo Soro, Giovanni Falvella

Le facciate ventilate in alluminio sono un sistema stratificato a secco costituito dalla successione dei seguenti strati funzionali: supporto murario, strato di regolarizzazione in malta cementizia, strato di isolamento, strato di fissaggio, strato di ventilazione e strato di rivestimento in elementi di  alluminio.
L'alluminio è un elemento largamente diffuso in natura e lo si estrae dal corindone, dalla bauxite, dall'alunite, dalla criolite, dalla leucite e dai silicati. Con livelli di purezza superiori al 99,5 % l'alluminio, detto anche primario (ALP), possiede caratteristiche meccaniche molto modeste che possono essere aumentate se viene combinato con altri elementi (silicio, magnesio, rame, manganese) costituendo delle leghe. Questo tipo di leghe, dette leghe leggere, si distinguono per il tipo e le percentuali degli elementi in lega. Abbiamo ad esempio le leghe alluminio -silicio, come l'Anticorodal (2-6% di alluminio e piccole percentuali di magnesio e manganese) estremamente resistente alla corrosione e le leghe alluminio -rame, come il Duralluminio, che contiene inoltre anche piccole percentuali di magnesio, silicio e manganese. Il Duralluminio è scarsamente resistente alla corrosione, a causa  del diverso comportamento elettrochimico di rame e alluminio, ma è molto resistente da un punto di vista meccanico.
La temperatura di fusione dell'Alluminio è relativamente bassa (650°C) e questo ne facilita i vari processi di lavorazione, per esempio la laminazione con cui si producono la quasi totalità degli elementi in alluminio utilizzati in architettura per rivestimenti esterni. La laminazione può avvenire a caldo (400-500°C) o a freddo. Con la laminazione a caldo si ottengono lamiere di spessore 5-6 mm, invece con la laminazione a freddo si raggiungono dimensioni di gran lunga inferiori che vanno dai 3 agli 0,2 mm. Dopo la laminazione viene effettuata la stiratura e la spianatura per eliminare le eventuali tensioni interne che tendono a produrre ondulazioni della superficie.
L'alluminio viene utilizzato per rivestimenti esterni  e quindi anche per le facciate ventilate sotto forma di pannelli semplici (costituiti da un solo strato di materiale omogeneo) e pannelli composti (cioè costituiti da due strati di alluminio con interposto uno strato di materiale isolante: pannelli sandwich).
I pannelli semplici si dividono in:
lamiere;
lastre;
doghe.
 
Lamiere
Sono elementi di grande formato (1 - 2 m di larghezza per 3-5 di lunghezza che tuttavia può arrivare fino ai 18 m). Le lamiere possono essere grecate, nervate o ondulate.
 
Lastre
Sono elementi di formato inferiore,costituite da elementi piani o scatolari di vario formato.Gli elementi scatolari sono così chiamati a causa della conformazione che prendono i quattro bordi che vengono piegati.
 
Doghe
Le doghe sono caratterizzate da ridotte dimensioni in larghezza, variabile fra gli 8 e i 50 cm, rispetto a dimensioni notevoli in lunghezza che possono arrivare fino a 8-13 m. Gli spessori sono ridotti e variabili anch'essi fra 0.6 e 1.0 mm. I bordi possono essere sagomati a maschio e femmina, per facilitare l'unione tra due elementi contigui (doghe sagomate), o in maniera  simmetrica sui lati (doghe curve).
 
I pannelli costituiti da leghe di alluminio vengono sottoposti a trattamenti superficiali di protezione e finitura che sono sostanzialmente l'ossidazione anodica, la verniciatura e la plastificazione.
 
Ossidazione anodica
L'alluminio al contatto con l'aria si ossida e questa pellicola superficiale costituisce una protezione naturale del metallo dalla corrosione. A causa dei vari agenti atmosferici questa pellicola può deteriorarsi lasciando a nudo parti del metallo che dovranno sviluppare un nuovo strato di ossido. Questo processo si riattiva ogni volta che uno strato di ossido viene consumato e così facendo si viene a intaccare strati sempre più interni del materiale. Si è reso necessario quindi sviluppare un processo di ossidazione artificiale chiamata ossidazione anodica (anodizzazione) che sviluppa strati di ossido più spessi e duraturi capaci di proteggere il metallo dalla corrosione. Questo processo viene eseguito sottoponendo la superficie del materiale grezzo a spazzolatura e lucidatura per azione meccanica e satinatura per via chimica. Successivamente grazie ad un processo elettrochimico viene depositato uno strato di ossido superficiale mediante anodizzazione normale (in soluzione di acido solforico) e anodizzazione particolare in soluzione di acido solforico e acido ossalico. Poiché l'ossido depositato è praticamente trasparente si procede ad un successivo processo denominato autocolorante che consente spessori di 40 μm che conferisce una colorazione variabile dalla tonalità "champagne"al bronzo al nero.
L'ossidazione anodica prevede quattro classi di spessore dell'ossido (5-10-15-20 μm).
 
Verniciatura
La verniciatura si effettua mediante l'applicazione per via elettrostatica di uno strato di polveri di poliestere (30 μm) successivamente cotte in forno. Si ottengono così una svariata gamma di colorazioni capaci di soddisfare qualsiasi tipo di esigenza estetica e progettuale. La verniciatura non è solo un fattore estetico ma anche un intervento protettivo che aumenta la durata nel tempo.
 
Plastificazione
La plastificazione avviene tramite rivestimento con prodotti organici applicati sotto forma liquida o tramite l'incollaggio di pellicole in PVC che deve avere caratteristiche di buona aderenza al supporto, impermeabilità, durezza ed elasticità.
 
PRESTAZIONI E REQUISITI
I requisiti richiesti ad una facciata ventilata in alluminio sono gli stessi richiesti ad una chiusura verticale perimetrale, cosi come prescritto dalla norma UNI 7959. In maniera specifica, per i materiali metallici, questi requisiti si concentrano sulla durabilità, la resistenza ai raggi ultravioletti e agli agenti atmosferici, la resistenza agli agenti aggressivi chimici, la resistenza al fuoco, la ridotta richiesta di manutenzione, la riciclabilità, il peso ridotto che consente di utilizzare questo materiale anche in elementi di grande formato.
A tutti questi requisiti l'alluminio offre prestazioni adeguate in quanto, risulta essere un  materiale durevole, stabile nel tempo , leggero (il suo peso specifico è uguale a 2,7 Kg/cm3 cioè circa 1/3 di quello dell'acciaio) e resistente al fuoco. Tale materiale presenta il vantaggio di essere particolarmente deformabile, duro e plastico ma l'inconveniente di avere allo stato puro scarsa resistenza meccanica, difetto che può essere corretto attraverso l'utilizzo in lega con altri elementiquale il rame, il silicio, il magnesio, il manganese o lo zinco, e attraverso ulteriori processi metallurgici. Per i rivestimenti esterni le leghe maggiormente utilizzate sono quelle costituite da alluminio -magnesio che garantiscono buona resistenza meccanica pur conservando una certa duttilità.
L'alluminio, inoltre, è un materiale facilmente lavorabile (anche a freddo), permettendo di realizzare prodotti diversi e con alto grado di precisione nel montaggio. Il suo modulo elastico è uguale a 7000 Kg/mm2, anche questo è circa uguale ad 1/3 di quello dell'acciaio.
Il coefficiente di dilatazione termica è pari a 0,000027.
La sua buona resistenza alla corrosione è dovuta come abbiamo visto al fatto di ricoprirsi di uno strato superficiale di ossido che protegge il metallo sottostante da ulteriori attacchi degli agenti atmosferici. Questo strato protettivo può essere artificialmente aumentato per via chimica mediante il procedimento di ossidazione anodica per cui il materiale trattato prende il nome di alluminio anodizzato. Tale materiale resiste bene agli attacchi chimici: anidride solforosa, acidi organici (acetico, citrico, fenico, oleico), ammoniaca, idrocarburi, resine e cellulosa, tuttavia, particolare cura deve essere posta nel suo utilizzo in combinazione con altri materiali (piombo, rame o le sue leghe, ferro, acciaio semplice, calcestruzzo, malta e intonaco) che possono innescare reazioni chimiche di autocorrosione. In particolar modo, nella sua utilizzazione in una facciata ventilata,  si deve evitare di porlo a contatto diretto con qualsiasi elemento (viti, chiodi, rivetti, ganci, staffe, profili verticali o orizzontali ecc. ) realizzato con ferro o acciaio semplice (si può utilizzare solo acciaio inox).
 
POSA IN OPERA
Lamiere
La posa in opera degli elementi in lamiera d'alluminio, grecata o nervata, può essere effettuata tramite fissaggio con viti autofilettanti, chiodi, bulloni o rivetti e l'ausilio di ganci o staffe su una sottostruttura in legno, alluminio o acciaio inox. La distanza tra i montanti della sottostruttura e il numero dei fissaggi è funzione del carico del vento e della resistenza della lamiera.
Le lamiere contigue vengono sovrapposte in corrispondenza dei profili verticali della sottostruttura.
Si inizia solitamente posando le prime lamiere a partire contemporaneamente dal piede e dal lato della parete, operazione che permette il perfetto sormonto laterale delle lamiere successive. Se si prevede la posa di una successiva lamiera sormontata, si fissa ogni lamiera posata a eccezione del lato in alto. Si fissano quindi le scossaline del davanzale, del gocciolatoio, dei risvolti ai lati delle aperture e le eventuali scossaline di raccordo tra la parete e la copertura, oltre ai profili sugli angoli e sui giunti: alcuni sistemi sono provvisti di pezzi speciali di raccordo dalla forma curva che permettono la realizzazione di particolari soluzioni architettoniche.
Le caratteristiche dei fissaggi dipendono inoltre dal tipo di supporto che, nel caso sia costituito da un'orditura d'acciaio, avviene tramite ganci, quando sono accessibili entrambe le facce della parete, oppure con viti automaschianti o chiodi sparati se lo spessore dell'orditura d'acciaio supera i 4 mm, e con viti autofilettanti per spessori inferiori ai 4 mm.
Se l'orditura è di legno si usano viti mordenti per legno o ganci.
Tali fissaggi possono rimanere visibili, e di solito sono realizzati con viti in acciaio inossidabile, oppure essere nascosti dietro dei cappucci speciali che si applicano a scatto, aventi funzione sia protettiva che estetica.
 
Lastre
Esistono diverse tipologie di lastre in lega di alluminio, per ognuna delle quali viene adottato un apposito sistema di ancoraggio:
 
Sistemi a scomparsa
uno dei primi sistemi è quello riguardante l'ancoraggio di un pannello ricavato per presso - piegatura di una lastra di alluminio preverniciato, con dimensioni variabili a seconda delle esigenze progettuali. Il pannello viene ancorato facendolo scorrere in apposite guide poste su profili verticali e orizzontali che si connettono a elementi di sostegno costituiti da montanti con sezione scatolare o staffe i quali vengono fissati al supporto murario tramite tasselli.
Il sistema si completa con squadrette per il bloccaggio dei pannelli nel lato inferiore, per risolvere gli angoli, per i raccordi verticali delle finestre, e di scossaline e gocciolatoi.
Un secondo sistema è caratterizzato da pannelli in alluminio preverniciato di diversa forma:
 
Pannelli scatolari
Sono ricavati da lastre di alluminio su cui vengono praticate opportune fresature secondo prestabilite linee di piegatura e successivamente si risvolta ogni bordo verso l'interno in modo da ottenere una forma a scatola. I pannelli scatolari sono provvisti di asole sui bordi che permettono l'aggancio su spinotti in acciaio situati sui montanti, con sezione a "U", della sottostruttura. I montanti vengono bullonati a squadrette di collegamento anch'esse bullonate a staffe a regolazione tridimensionale che vengono fissate al supporto murario tramite tasselli ad espansione. Un altro metodo utilizza elementi a morsetto o viti su profili a omega. Il giunto può esser coperto con una guarnizione estrusa in neoprene o con una sigillatura siliconica.
 
Pannelli sigillati
I pannelli di 6 mm di spessore presentano fresature di testa sui quattro lati attraverso le quali vengono inseriti nei montanti di alluminio e a questi fissati tramite silicone strutturale. Anche se possono essere utilizzati per facciate piane, si utilizza questa soluzione in particolar modo per facciate curve perché si ottiene un pregevole effetto estetico.
 
Sistemi a vista
Le lastre vengono posizionate sui montanti in alluminio con diversi metodi:
Uno dei tanti metodi utilizza profili coprigiunto secondo il sistema a doppio omega che riesce a bloccare i pannelli a morsetto con l'ausilio di viti. Altra soluzione è costituita dal fissaggio su montanti ad omega o a "T"per mezzo di rivetti.
 
Doghe
La posa in opera dei pannelli a doghe in alluminio avviene tramite la giunzione a scatto del pannello in apposite sedi su correnti sagomati, in alluminio.  Il pannello rimane bloccato per azione meccanica sul corrente in alluminio.
Esistono diversi sistemi:
una prima soluzione è costituita da doghe preverniciate in alluminio di 15-20-25-30 cm di larghezza, fissate su apposite traversine in alluminio, provviste di asole per l'applicazione delle doghe. Le traversine (correnti orizzontali) vengono fissate al supporto murario tramite tasselli ad espansione;
una seconda soluzione è costituita da doghe di 8-4 cm di larghezza, 1,6 cm di profondità, 0,6 mm di spessore, lunghezza fino a 6 m, applicate a traversine in alluminio di varie forme che si connettono a profili verticali fissati al supporto murario tramite tasselli ad espansione;
una terza soluzione utilizza tre diversi tipi di pannelli: piano con giunto accostato, con sagomatura a "V"e giunto incassato di 25 mm di larghezza. I pannelli presentano larghezze di 20-30-40 cm e vengono fissati con diverse metodologie che utilizzano morsetti o elementi speciali. I giunti vengono realizzati con profili sagomati;
un'ulteriore tipologia di fissaggio delle doghe utilizza il metodo dell'aggraffatura meccanica. In pratica le doghe, con i bordi appositamente sagomati, vengono inserite su apposite staffe in nylon, alluminio o bronzo e tramite opportuni macchinari, su queste vengono bloccate. Le staffe vengono rivettate ai correnti metallici che sono tassellati alla muratura portante.
La disposizione delle doghe, può avvenire sia in senso verticale che orizzontale. In quest'ultimo caso, il sistema di rivestimento sarà completato da apposite scossaline per la chiusura dei giunti di spigolo, che sono fissate attraverso particolari staffe.
Di solito i vari sistemi di rivestimento esterno a doghe sono corredati di pezzi speciali, con funzioni varie di raccordo o finitura dei giunti, anche se esistono sistemi con fissaggi totalmente nascosti e privi di ulteriori elementi di supporto al fissaggio. Gli angoli possono in alcuni casi essere risolti mediante l'ausilio di pezzi speciali curvati in fabbrica direttamente in cantiere grazie all'utilizzo di particolari macchinari.
 
 
Prescrizioni tecniche
Sistema di rivestimento esterno, a facciata ventilata, realizzato attraverso la successione dei seguenti strati funzionali:
supporto murario;
strato di regolarizzazione in malta cementizia;
strato di isolamento costituito da pannelli o materassini di materiale isolante;
strato di ancoraggio;
strato di ventilazione ;
strato di rivestimento in lamiere, lastre o doghe in lega di alluminio.
Tali elementi di rivestimento, possono essere sottoposti a trattamenti superficiali di protezione e finitura come ad esempio l'ossidazione anodica, la verniciatura e la plastificazione. A seconda del tipo di elemento (lamiera, lastra o doga) abbiamo una diversa metodologia di posa in opera.
 
Lamiere
Per le lamiere, che possono essere grecate, ondulate o nervate si utilizza una sottostruttura che può essere in legno, alluminio o acciaio. Le lamiere vengono fissate alla sottostruttura tramite viti autofilettanti, chiodi, bulloni o rivetti e l'ausilio di ganci o staffe.
 
Lastre
Per le lastre esistono due sistemi di fissaggio, uno a vista e uno a scomparsa. Nel sistema a vista le lastre si connettono ai montanti in alluminio tramite profili coprigiunto utilizzando il sistema a doppio omega che riesce a bloccare i pannelli a morsetto con l'ausilio di viti. Altra soluzione è costituita dal fissaggio su montanti ad omega o a "T"per mezzo di rivetti. Nel sistema a scomparsa, invece,  si utilizzano diversi tipi di pannelli: pannello ricavato per presso - piegatura di una lastra; pannelli scatolari; pannelli sigillati. A seconda del tipo di pannello si utilizzano diversi sistemi di fissaggio che possono essere: guide poste su profili verticali e orizzontali per i pannelli presso -piegati, spinotti in acciaio per i pannelli scatolari, fresature di testa sui quattro lati e siliconi per i pannelli sigillati. L'orditura a cui tali pannelli si connettono è costituita da una serie di montanti con sezione ad "L", omega o a "T"fissata al supporto murario tramite tasselli ad espansione.
 
Doghe
Per le doghe che possono essere di varia forma e dimensione esistono due metodi. Nel primo le doghe vengono fissate con  giunzione a scatto, in apposite asole praticate su traversine in alluminio, fissate al supporto murario tramite tasselli. Col metodo dell'aggraffatura meccanica le doghe si posizionano su apposite staffe in nylon, alluminio o bronzo e tramite opportuni macchinari, su queste vengono bloccate. Le staffe vengono rivettate ai correnti metallici che sono tassellati alla muratura portante
 
Bibliografia:
E. Gregorini, I rivestimenti esterni, materiali e sistemi, Maggioli Editore, Rimini, 1996.
AA. VV., Manuale di progettazione edilizia, fondamenti, strumenti, norme, materiali e prodotti, vol. 5°, Ulrico Hoepli, Milano, 1995.
C. Amerio, G. Canavasio, Materiali per l'edilizia, SEI, Torino, 1995.
C. Benedetti, V. Bacigalupi, Materiali & progetto, Edizioni Kappa, Roma, 1996.
C. Cecere, S. Mornati, M. Quoiani, C. Vittori, Murature e pannelli, le pareti esterne, a cura di S. Stucchi, La Nuova Italia Scientifica (copyright), Arti Grafiche Editoriali S.r.l., Urbino, 1994.
C. Lanutti, C. R. Fantone, L'alluminio nell'edilizia, NIS, Roma, 1994.
A. Lucchini, I manuali del Saie, Pareti ventilate, Bologna Fiere, Bologna, 1999.
 
Fonte foto:
<>, N° 173, BE - MA Editrice, Milano,1991.

Facciata ventilata in alluminio
Facciata ventilata in alluminio
Facciata ventilata in doghe di alluminio
Facciata ventilata in doghe di alluminio