Il riuso degli elementi strutturali in acciaio, tra progettazione architettonica e sostenibilità ambientale

Tra le strategie di risparmio energetico in relazione alla produzione di acciaio, il progetto Wellmet sviluppa in particolare quella del riuso dell’acciaio (Reuse without melting), della minimizzazione del materiale (Less metal same service), del prolungamento della vita delle strutture (Longer, more intense metal use) e dell’implementazione della catena di produzione (Supply chain compression).
Di queste strategie, verrà sviluppata in questa sede solo quella del riuso dell’acciaio, che rappresenta l’oggetto vero e proprio della tesi. Allo stesso tempo verrà tuttavia fornita anche una breve descrizione dell’approccio della minimizzazione del materiale, in un certo senso - in quanto anch’essa valida opportunità - contrapposto a quello del riuso (in cui maggiore è la quantità del materiale recuperato, maggiore è il risparmio energetico ed economico).
Utilizzare meno acciaio per la produzione di elementi strutturali senza ridurne la qualità, è un procedimento possibile solo a condizione che la struttura sia progettata in modo ottimizzato, ossia impiegando solo il materiale necessario per ciascun elemento in relazione alle sue sollecitazioni.
Il principio che sta alla base dell’ottimizzazione del materiale è legato alla flessione: un elemento strutturale raggiunge il massimo della sua efficienza se è sollecitato lungo la sua linea d’asse. Tuttavia, quando questo non è possibile, l’elemento si inflette: in questo caso sarà necessario assicurarsi che la deformazione non superi un livello prestabilito o che, dato un determinato carico, l’elemento resista alle sollecitazioni.
Essendo però sia la deformazione sia la sollecitazione solitamente variabili lungo la linea d’asse dell’elemento, ne consegue che progettare con sezioni costanti comporta uno spreco di materiale. Lo stesso discorso vale per le componenti di una struttura appartenenti alla stessa classe di elementi (ad esempio le travi del solaio): pur essendo sollecitate in maniera diversa hanno le stesse caratteristiche geometriche e impiegano la stessa quantità di materiale.
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In conclusione, progettare con meno materiale significa seguire i seguenti principi:
- assegnare carichi differenti ad una sola struttura (piuttosto che farli reggere da più strutture separatamente);
- evitare di sovrastimare i carichi;
- allineare il più possibile i carichi con la linea d’asse dei componenti;
- scegliere i materiali migliori;
- ottimizzare la sezione trasversale di un elemento in funzione della flessione.