Progettare una copertura mobile richiede competenze in diversi campi di applicazione.A differenza di una struttura fissa tradizionale, l'involucro mobile non perdona errori di impostazione. Le conseguenze di scelte errate, purtroppo, possono non manifestarsi nell'immediato ma dopo pochi anni. Il più delle volte, il risultato è un manufatto non funzionale e che non assolve più, in parte o completamente, alle funzioni per cui è stato realizzato. La progettazione dell'involucro mobile richiede una sequenza di valutazioni corrette e dimensionamenti delle varie componenti strutturali che poco hanno a che fare, se non dal punto di vista formale, con i sistemi costruttivi tradizionali.
Nell'approccio alla progettazione dell'involucro mobile, oltre alle considerazioni di carattere strutturale sopra esposte, bisogna anche considerare ogni aspetto riguardante il contenimento dei costi energetici generati dal fabbisogno dell'involucro in esercizio. Tutti gli involucri trasparenti hanno svantaggi in termini di isolamento rispetto ad edifici realizzati con sistemi costruttivi tradizionali, nella fattispecie, l'involucro mobile comporta anche una particolare attenzione dovuta a decine di metri di giunzioni fra le varie componenti mobili. Il nemico vero, in particolare negli ambienti piscina, è sempre il trafilamento delle giunzioni perchè anche adottando il meglio offerto dal mercato dei rivestimenti per pareti e tetto, se esistono trafilamenti d'aria importanti tra gli elementi, le performance dell'involucro crollano miseramente generando costi di gestione insostenibili.
Il medesimo approccio deve essere considerato nei confronti dei sistemi di movimentazione, carrelli, motori, ecc. che già risentono del mancato utilizzo (paradossalmente la meccanica si logora maggiormente se non utilizzata...) perchè mediamente gli involucri mobili, soprattutto quelli di grandi dimensioni, vengono azionati poche volte all'anno, oltretutto si trovano ad operare in ambienti piscina, tra i più aggressivi al mondo in termini di corrosione.
Tutto parte da un'idea...
Definita la scelta di un involucro mobile, è determinante impostarne il concetto architettonico, la sezione, la tipologia strutturale, i materiali e le finiture al fine di integrare lo stesso, con le proprie specifiche peculiarità all'interno del quadro di progetto generale
Il luogo di installazione
Il luogo di installazione deve essere valutato attentamente perchè può influenzare sensibilmente le scelte di progetto, sia per la configurazione dell'involucro che per la tipologia. Vincoli architettonici particolari (ad esempio dimensionali o paesaggistici) possono incidere sulla scelta dei materali da costruzione delle strutture. Il posizionamento della piscina o del lotto da costruire, in funzione dell'illuminazione solare quotidiana, per massimizzare l'apporto energetico per effetto serra. Da non sottovalutare la simulazione delle ombre durante le varie fasi della giornata per valutare al meglio la posizione ed eventualmente tipologia e configurazione della copertura mobile da installare.E' importante non dimenticare che per sua stessa natura, la copertura mobile nella versione telescopica, quando impacchettata comporta un aumento delle aree occupate in funzione del numero di elementi mobili.
Tipologia e configurazione
Effettuata la valutazione degli spazi disponibili, si può procedere alla scelta della tipologia e configurazione dell'involucro mobile. Tipicamente le tipologie sono le seguenti :
Le configurazioni che possono assumere le varie tipologie di copertura mobile sono le seguenti:
Quantità di elementi mobili
Il passo successivo è la scelta della quantità di elementi mobili o moduli, come vengono definiti in gerco tecnico. Questa decisione viene influenzata principalmente da due fattori, la lunghezza dell'area da coprire e/o l'altezza massima che la copertura impacchettata potrà assumere, nel caso in cui esistessero vincoli, architettonici, paesaggistici o di ombre come precedentemente indicato.
L'immagine precedente, relativa alle configurazioni, esprime le nostre scelte progettuali standard, ovvero 5 moduli, per le aperture su un lato e 6 moduli per le aperture sui due lati. Le versioni più economiche di coperture apribili, tipicamente con strutture in legno lamellare, vengono realizzate con 4 moduli, due laterali fissi e due centrali mobili verso l'esterno.
Il dimensionamento in cad delle misure dei moduli
I moduli mobili vengono calcolati in base alla sezione degli elementi strutturali ed al tipo di materiale che compone le strutture.Parametri che vengono definiti precisamente in fase di dimensionamento strutturale.A livello architettonico, per impostare una bozza realistica di progetto, valgono le seguenti regole :
Nota la misura della lunghezza dell'area da coprire che chiameremo L
Calcolo tipico per coperture con strutture in alluminio a 5 moduli (spessore in prospetto dei profilati in alluminio 134 mm) - LMODULO=(L/5)+107,2
Calcolo tipico per coperture con strutture in alluminio legno a 5 moduli (spessore in prospetto dei profilati in alluminio 200 mm) - LMODULO=(L/5)+160
Calcolo tipico per coperture con strutture in legno lamellare a 5 moduli (spessore in prospetto dei profilati in alluminio 160 mm) - LMODULO=(L/5)+128
Naturalmente in fase esecutiva e di dimensionamento strutturale i valori possono subire variazioni ma per impostare il prospetto dell'involucro in fase preliminare questi dati possono essere accettabili nella maggior parte dei casi. La sezione dell'elemento strutturale che incide sul pacchetto di copertura, deve essere comunque predimensionata in funzione del luogo di installazione ed ovviamente, in questo contesto, non si possono riportare formule empiriche per questo scopo.
Le strutture, materiali e finiture
Definiti tutti i parametri precedenti, la scelta dei materiali strutturali potrebbe essere orientata o obbligata da vincoli dimensionali o altro. Nel caso fortuito in cui si potesse spaziare a piacimento, i materiali utilizzabili sono i seguenti : alluminio, legno lamellare, alluminio-legno.
Le differenze sostanziali fra i vari materiali che compongono la struttura dell'involucro mobile, oltre che visive e di scelta filosofica, sono anche e soprattutto dimensionali. A titolo esemplificativo possiamo ricordare che, a parità di portata, un pilastro in legno lamellare avente sezione 700x200 mm è paragonabile ad un pilastro in alluminio da circa 350x200 mm. Questa differenza rilevante si ripercuote sugli ingombri del pacchetto dell'involucro durante la fase di stazionamento estivo (copertura aperta).
In linea di massima, mediamente, la scelta progettuale normalmente ricade su strutture in alluminio legno per involucri mobili aventi grandi luci (a partire dai 20 metri), strutture in legno lamellare per involucri con budget limitato, configurazioni a quattro elementi o luci limitate, strutture in alluminio per piccole coperture o impianti particolari dove le luci sono particolarmente grandi ed è necessario implementare materiali meccanicamente prestanti onde evitare pacchetti di copertura che, oggettivamente diverrebbero improponibili architettonicamente.
A livello di caratteristiche meccaniche, i materiali più gettonati sono leghe di alluminio 5083, 6060 o 6082 e travi di legno lamellare classe GL24,GL28 o GL30 (quando lineari).
Le finiture per l'alluminio sono le solite implementate nel mondo del serramento, anodizzazione ad alti spessori, verniciatura con polveri termoindurenti in tutte le colorazioni RAL o speciali offerte dal mercato. Il legno lamellare, oltre al normale ciclo di verniciatura di fondo protettivo antifungino, può essere verniciato a piacere con colorazioni dalle tonalità differenti quando legno a vista o laccato in tinte unite di ogni colore disponibile sul mercato.
Rivestimenti, pacchetto tetto e serramenti laterali
La scelta del pacchetto di copertura è influenzata dal luogo di installazione per ottemperare alle prescrizioni normative in materia di risparmio energetico.Data l'impostazione attuale delle norme in Italia, elementi in copertura trasparenti possono avere differenti coefficienti di trasmittanza termica in funzione dell'area di installazione. La scelta, obbligata per tetti trasparenti, considerando i parametri minimi, ricade sempre su pacchetti di copertura in policarbonato alveolare o su vetri stratificati temprati a singola o doppia camera.
Da non sottovalutare nella scelta del pacchetto di copertura è la dimensioni della luce da coprire. L'incidenza dei pesi propri dei differenti materiali può comportare variazioni sensibili nei dimensionamenti strutturali degli elementi portanti in copertura. Inoltre, non tutti i materiali hanno la capacità di assorbire variazioni di freccia, in funzione delle sollecitazioni generate dai carichi temporanei sul pacchetto di copertura, senza subire conseguenze.In ultima analisi, bisogna anche considerare, in particolare per strutture in legno lamellare o alluminio legno, l'incidenza che carichi permanenti importanti possono comportare sulle strutture sottostanti. Questo aspetto diviene fondamentale per un corretto funzionamento nel tempo dell'involucro mobile.Si ricorda che l'involucro mobile, a differenza di quello fisso standard, necessita accorgimenti di progetto particolari per mantenere la propria natura funzionale nel tempo, non avendo la possibilità, gli elementi strutturali, di raggiungere posizioni definitive nel tempo che non siano state previste in fase di progetto,se non al prezzo della perdita di mobilità, conseguenza ovviamente catastrofica per la tipologia di prodotto.
In funzione delle considerazioni appena esposte, la prassi di progetto predilige per coperture di modeste dimensioni, ad esempio per spa private, l'installazione di rivestimenti in vetrocamera sia in copertura che lateralmente mentre per grandi coperture si predilige l'installazione di paccheti di policarbonato alveolare, nelle varie differenti configurazioni possibili in funzione delle prestazioni richieste in termini di resistenza ai carichi e prestazioni energetiche.
Volendo valutare qualche ipotesi, possiamo ricordare che attualmente è possibile installare pacchetti di policarbonato alveolare con spessori da 20 a 120 mm e relativi coefficienti che variano da 1,2 W/m2K fino a 0,5 W/m2K. Prestazioni di tutto rispetto per elementi trasparenti.
Si ricorda che il policarbonato, subendo dilatazioni di tutto rispetto, deve necessariamente essere installato in fogli interi per tutta la lunghezza della luce e devono essere rispettati gli accorgimenti minimi per permetterne la corretta dilatazione durante le differenti fasi dell'anno. Il calcolo della dilatazione del policarbonato, valido per i pacchetti in copertura è il seguente : 0,065 mm x lunghezza del foglio in metri x differenza di temperatura in gradi.
Il vetrocamera, nella versione monocamera o doppia camera, se installato in copertura deve essere necessariamente temprato per sopportare gli shock termici e sigillato con siliconi (in fase di produzione in azienda).Naturalmente è necessario installare vetri stratificati per ottemperare alle prescrizioni normative e di buon senso. Lo stesso vale per i serramenti laterali, al netto della tempra del vetro esterno che può anche essere evitata.
Una nota rilevante da considerare, non installare grandi camere interne, superiori a 16-20 mm. La dimensione della camera incide molto sulla generazione di moti convettivi all'interno della camera stessa, inficiando le prestazioni isolanti del pannello di vetrocamera.
I coefficienti di trasmittanza dei pacchetti di vetrocamera con gas Argon, tipicamente spaziano da 1,0 W/m2K fino a 0,5 W/m2K. Si può scendere ulteriormente immettendo gas differenti nelle camere. Ovviamente tutti i vetri considerati sono del tipo basso emissivo.
Serramenti di testata
I serramenti di testata si connettono sul lato anteriore, al primo modulo mobile e sul lato posteriore, al modulo fisso. A parte qualche raro caso di involucro traslante che quindi non comprende elementi fissi nella propria configurazione di progetto, normalmente la prassi è quella descritta.
Nell'impostazione dei serramenti di testata non esiste una regola aurea, tutto deve essere impostato in funzione delle necessità del committente, delle eventuali specificità architettoniche e, non ultimo, del budget disponibile. Ricordiamo che ogni serramento di testata, in particolare su grandi coperture, consta di decine di metri quadri di serramento molto performante.
Le tipologie di serramenti più utilizzate sono le seguenti : serramenti smontabili, serramenti con chiusura a pacchetto, serramenti scorrevoli, serramenti a saliscendi, sia nel terreno che in elevazione. In ogni caso, le testate di serramenti, qualunque sia la tipologia desiderata, devono necessariamente contenere al loro interno delle porte tradizionali ad apertura esterna con maniglioni antipanico certificati a norma di legge. Le dimensioni delle uscite di emergenza dipendono dalle dimensioni dell'involucro. Tipicamente sui due lati contrapposti, è necessario installare almeno una uscita di emergenza per lato.
Volendo confrontare le scelte progettuali con budget limitati, la decisione più economica e auspicabile è certamente l'installazione di serramenti smontabili sull'elemento mobile da un lato ed una testata di serramenti fissi (oltre alle porte di emergenza) sull'elemento fisso.
L'installazione di serramenti a saliscendi comporta la realizzazione di un cavedio in fase di costruzione della piscina, di adeguata dimensione e con caratteristiche precise.
Di seguito, alcuni esempi. La prima immagine riguarda le porte di emergenza, siano esse in legno lamellare che in alluminio.
Nell'immagine seguente, una testata con serramento a saliscendi ed un serramento scorrevole di grande dimensione, in legno lamellare.
Completano la panoramica delle tipologie di serramento, una testata fissa con porte di emergenza e un serramento scorrevole telescopico di grandi dimensioni.
Impianto di illuminazione
Le coperture mobili richiedono la predisposizione di due tipologie di impianto di illuminazione. La prima a bordo involucro, normalmente utlizzata durante la fase di stazionamento invernale, a copertura chiusa la seconda a bordo vasca, indipendente dall'involucro per illuminare l'area piscina durante l'uso serale.
Attualmente gli impianti di illuminazione sono tutti realizzati con corpi illuminanti a led. Possono essere installati lungo gli arcarecci longitudinali con passo e quantità definita dal calcolo illuminotecnico in fase di progetto.
Come per tutti gli involucri sportivi o ludici, è necessario effettuare il corretto calcolo illuminotecnico in funzione della tipolgia di impianto asservito, dal tipo di manifestazioni che vi si svolgeranno, ecc. In questo caso si consiglia di consultare le norma C.O.N.I. per dedurne i parametri prescrittivi.
Per l'ambiente piscina, ad esempio, in funzione del tipo di attivià variano i lux minimi medi richiesti. Impianti natatori predisposti per attività agonistiche internazionali dovranno predisporre una illuminazione media (non abbagliante) di 500 lux al mq. Attività agonistiche a livello locale richiedono almeno 300 lux al mq ed infine, per le attività non agonistiche è necessario prevedere almeno 200 lux al mq.
L'involucro chiuso, durante l'inverno, viene considerato alla stessa stregua di un fabbricato per cui, nel caso di una installazione in ambiente albeghiero o genericamente ricettivo ed aperto al pubblico, è necessario predisporre l'impianto di illuminazione di emergenza che garantisca, in caso di mancanza della alimentazione di rete, i lux minimi necessari per la normativa. Questo risultato è ottenibile asserverndo una parte dell'impianto di illuminazione di bordo con un soccorritore automatico (apparecchio composto da batterie ed inverter) che interveniene alla bisogna.
Movimentazione ed automazione
Il sistema di movimentazione dell'involucro mobile consta di differenti componenti, guide da installare sulle fondazioni di portata adeguata, carrelli adeguatamente dimensionati per supportare in fase statica (la maggior parte del tempo di esercizio dell'involucro) i carichi definiti dal peso proprio della copertura e gli extra carichi di legge ma capaci di tollerare i carichi dinamici imposti dal movimento del manufatto, sistema di trasmissione dell'energia a mezzo catene portacavi o similari e impianto di automazione con servo azionamenti elettrici, quadro di controllo con interfaccia domotica e meccanica di trasmissione.
Tutta la componentistica è specifica e richiederebbe una trattazione a parte, molto dettagliata e tecnica che non si ritiene confacente a questo contesto. Nel nostro caso abbiamo ingegnerizzato alcune tipologie di movimentazioni complete che, dopo rigorosi test sono state adottate quale standard per la gestione degli involucri mobili.
Impianti di trattamento dell'aria dell'involucro
Rimandiamo per questo argomento alle sezioni specifiche del sito che potrete visualizzare cliccando qui.
Manutenzione ordinaria e piano di manutenzione
La manutenzione delle strutture è determinante in ogni opera ingegneristica. Nel caso degli involucri mobili asserviti ad impianti natatori, se possibile, lo è ancor maggiormente. Purtroppo gli utilizzatori non sono sensibili al problema e capita non di rado di dover intervenire in situazioni che definire di degrado è limitante...
La normativa prescrive la redazione del Piano di Manutenzione e dal punto di vista progettuale è prassi consolidata integrare le prescrizioni minime adatte ad ogni tipologia di struttura con indicazioni riferite alla specificità degli involucri mobili.
Il nostro consiglio è di essere il più specifici possibile nelle indicazioni procedurali e tecniche da seguire con indicazione corretta e reale della programmazione di manutenzione ordinaria.
Di seguito, a titolo esemplificativo e non esaustivo, indichiamo alcune delle necessarie operazioni da compiere per mantenere correttamente operativi gli involucri mobili. Naturalmente ogni installazione richiede specifiche prescrizioni, in funzione del luogo di installazione, del tipo di strutture e di eventuali fattori esterni. Per esempio, la presenza di particolari inquinanti nell'aria accentua la frequenza di interventi sui rivestimenti o, allo stesso modo, la presenza di correnti vaganti nel terreno dovute ad impianti particolari nelle vicinanze (ferrovie, impianti industriali, ecc.) richiede una particolare trattazione degli elementi strutturali per prevenire o limitare fenomeni corrosivi che a lungo andare possono diventare potenzialmente letali per strutture e occupanti.
Oltre alle normali prescrizioni di manutenzione, note a tutti, bisogna prevedere : pulizia delle finiture, ripristino immediato delle finiture deteriorate (legno lamellare), verifica e sostituzione delle spazzole di tamponamento esterno, verifica e regolazione degli elementi meccanici di trasmissione, verifica e regolazione delle scossaline di finitura dei pacchetti tetto, verifica e ripristino delle varie parti in movimento oltre ad ingrassaggio accurato, verifica dei collegamenti strutturali con analisi a campione della bulloneria mediante chiavi dinamometriche, verifica ed ispezione visiva a mezzo telecamera, degli interstizi nei nodi strutturali e negli attacchi carrello.
Queste operazioni sarebbe auspicabile effettuarle ogni anno al termine della stagione estiva, propedeuticamente alla chiusura dell'impianto per la fase di stazionamento invernale e, in parte, rieffettuarle prima della riapertura dello stesso per la stagione estiva, soprattutto per impianti con un uso continuativo di apertura e chiusura della copertura.
Una nota specifica riguarda gli involucri con strutture completamente in legno lamellare. Questa è la tipologia più soggetta a deterioramento che se manutenuta costantemente si conserva integra per lungo periodo, se abbandonata o manutenuta saltuariamente, possono avvenire fenomeni di degrado che comportano la variazione delle caratteristiche meccaniche degli elementi strutturali ponendo a rischio le ipotesi di progetto e verifica strutturale con conseguenze difficilmente prevedibili in caso di eccezionali sollecitazioni.
Progetti e proposte
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Autore della sezione sulla progettazione il nostro consulente di riferimento, Davide Ciceri visita il sito