Quali sono le fasi della costruzione di strutture in acciaio?

Fase 1: Pianificazione e progettazione pre-costruttiva

Una pianificazione adeguata prima della costruzione getta le basi, sia tecniche che legali, per i progetti di strutture in acciaio. In questa fase, iniziamo a valutare la trasformazione dei requisiti concettuali in piani d’azione concreti e analizziamo l’esposizione ai rischi nelle fasi successive.

Ingegneria strutturale, coordinamento BIM e redazione di disegni pronti per la fabbricazione

Nell’ambito del processo costruttivo, gli ingegneri strutturali forniscono servizi di progettazione e realizzazione per trasformare i progetti architettonici di una struttura in realtà conformi alla normativa. Durante tale processo, gli ingegneri garantiscono che le strutture progettate siano ottimali dal punto di vista delle risorse e migliorino la resistenza dell’edificio ai terremoti. Gli ingegneri utilizzano il BIM per eliminare conflitti progettuali tra vari elementi edilizi. Questo approccio ha dimostrato di ridurre il lavoro di revisione di circa il 15%, consentendo così un risparmio di tempo e costi. Vengono infine redatti i disegni costruttivi dettagliati per la fabbricazione. Tali disegni contengono tutti i dettagli necessari alla costruzione, inclusa la specifica delle posizioni dei fori per le viti (con tolleranza di ±1,5 mm), i file CAD per il taglio laser e i materiali certificati conformi agli standard ASTM.

Prima che una gara inizi, si è già vinto comunicando con le autorità locali competenti. Queste possono segnalare i problemi e agevolare l’ottenimento dei documenti necessari, poiché conoscono i regolamenti locali in materia di zonizzazione, ambiente e costruzioni. È buona prassi richiedere una revisione prima dell’avvio dei lavori per verificare la presenza di eventuali problematiche connesse alla costruzione; ad esempio, le gru potrebbero non avere portata sufficiente per raggiungere il cantiere, oppure potrebbero esserci dipendenze nel trasporto dei materiali. L’approccio migliore consiste nel far sì che le parti coinvolte nel progetto forniscano i propri requisiti/specifiche progettuali integrati nel contratto. Il Committente è la figura più idonea a gestire i conflitti. I problemi vengono identificati in anticipo e i lavori possono procedere.

Sono stati identificati e risolti in anticipo migliaia di problemi, rendendo risolvibili ulteriori questioni. Gli effetti di questo approccio includono un controllo totale sui tempi e sui costi dei lavori aggiuntivi, consentendo ai Proprietari di raggiungere lo stato desiderato. L’obiettivo è mantenere i valori di Remaining Unresolved e Remaining Concerned nello stato desiderato.

Fase 2: Fabbricazione fuori sede e garanzia della qualità

Fabbricazione di precisione: taglio, saldatura e preparazione della superficie (ASTM A6/SSPC-SP6)

Esistono tre processi principali nella fabbricazione di componenti in acciaio strutturale, che costituiscono anche i principali punti di controllo qualità. Il primo è il taglio di lamiere d’acciaio mediante tecnologia laser/plasma di precisione. Questa tecnologia di taglio garantisce una tolleranza di ± 2 mm, fondamentale per l’assemblaggio successivo dei componenti in acciaio. Il secondo processo prevede la saldatura dei componenti in acciaio da parte di saldatori certificati secondo lo standard AWS D1.1; viene quindi eseguito un test ad ultrasuoni per verificare che le saldature siano complete e correttamente fuse. Infine, in conformità allo standard di preparazione superficiale SSPC-SP6, si realizza un profilo di ancoraggio ottenuto mediante sabbiatura, compreso tra 50 e 85 micron. Tale profilo fornisce un substrato idoneo per l’adesione del sistema di rivestimento e rimuove contemporaneamente la calamina e la ruggine. In questo processo è possibile controllare sia le condizioni di preparazione sia quelle di sabbiatura, rappresentando un vantaggio rispetto agli ambienti di cantiere non controllati e imprevedibili. Prima della spedizione, tutti i componenti vengono valutati mediante una macchina di misura a coordinate per verificare il rispetto delle tolleranze ammesse.

I nostri protocolli di controllo qualità in corso e di ispezione da parte di terzi

Costruire un solido sistema di controllo qualità ci consente di identificare e risolvere i problemi a ogni fase del processo produttivo. Il controllo qualità ai punti critici include misurazioni fisiche effettuate dai tecnici QC e fotografie congiunte scattate dagli ispettori delle saldature mediante imaging digitale a raggi X delle saldature. Audit QC a sorpresa vengono eseguiti da ispettori indipendenti certificati ISO 17020 e da consulenti per la conformità AISC 303. A seconda dell’entità dell’audit, vengono eseguiti test non distruttivi (NDT) elencati nel checklist di audit: valutazione di fessurazioni superficiali mediante particelle magnetiche, valutazione della durezza (post-riscaldo) e misurazione dello spessore del rivestimento. Gli audit sulla sicurezza dell’anno precedente hanno evidenziato, in media, una riduzione del 66% dei difetti grazie all’adozione di un sistema QC gerarchico a tre livelli, rispetto a ispezioni monostadio. Utilizziamo un sistema di tracciabilità completo per monitorare e documentare la storia di ogni componente del prodotto, dalla materia prima alla consegna del prodotto finito.

Fase 3: Preparazione del sito e integrazione delle fondazioni

La preparazione del cantiere è uno dei passaggi più critici nella costruzione di strutture in acciaio. All'inizio del processo, il team di costruzione rimuove dal cantiere eventuali residui superflui di vecchie strutture, nonché altri tipi di detriti e biomassa sotto forma di alberi e arbusti. Una volta ripulito il cantiere, si livella l'area di lavoro per garantire che la superficie del terreno sia uniforme entro una tolleranza di 25 mm in qualsiasi direzione. Piattaforme edificabili e edifici diversi richiedono capacità portanti differenti. Prima dell'inizio degli scavi per le fondazioni dell'edificio, gli ingegneri edili eseguono prove sul terreno per determinarne la capacità portante. Durante il processo di preparazione del terreno, gli operai compattano il suolo in più strati e posizionano i necessari canali per i sistemi idrici, elettrici e di comunicazione. Una volta preparato il terreno, il calcestruzzo viene trattato termicamente e gli operai inseriscono bulloni di ancoraggio nel calcestruzzo con malta di riempimento, per un successivo allineamento con la struttura portante in acciaio dell'edificio. Dopo la completa maturazione del calcestruzzo, gli operai effettuano un'ispezione finale per verificare se il cantiere rientra nelle tolleranze specificate. Una volta che il cantiere è completamente preparato, gli ingegneri edili avviano il processo costruttivo vero e proprio.

Fase 4: Montaggio della struttura e stabilizzazione dei telai

Ordine di montaggio: controventatura prima, priorità ai compartimenti resistenti al vento

In condizioni ventose, gli assemblaggi stabili della struttura in acciaio vengono realizzati al meglio iniziando con l’inserimento dei controventi principali non appena vengono posizionate le prime colonne. Questa tecnica riduce le inflessioni verticali e i rischi di collasso. Per quanto riguarda i compartimenti resistenti al vento, gli addetti ai lavori preferiscono operativamente «delimitarli» e realizzarli separatamente, piuttosto che eseguirli tutti contemporaneamente. Ciò contribuisce altresì a ridurre le inflessioni verticali complessive sulla struttura. Questi principi vengono applicati nei cantieri edili, migliorando la sicurezza del personale di cantiere e la qualità complessiva dell’assemblaggio strutturale.

Conformità alla norma AISC 360: taratura dimensionale, posizionamento di colonne e capriate, installazione dei purlin

Tutte le deviazioni dalle misure rientrano nei limiti di tolleranza previsti dal Capitolo 7 della norma AISC 360 per le fasi di fabbricazione e montaggio. Le verifiche topografiche dimostreranno che le deviazioni sono state mantenute entro tali limiti prima dell’avvio dell’installazione dell’involucro.

Fase 5: Completamento dell’involucro e chiusura del progetto

Rivestimento, ponti termici e revisione pre-consegna

L’ultima fase della costruzione dell’involucro edilizio è l’installazione dei pannelli di rivestimento. Il miglioramento dell’efficienza energetica di un edificio dipende dall’installazione corretta di tali pannelli. Prima di questa fase, gli appaltatori incaricati del rivestimento allineano i pannelli edilizi mediante un sistema di fissaggio resistente alla corrosione e realizzano una tenuta stagna sui giunti dell’edificio. Una delle principali preoccupazioni durante il processo costruttivo è il ponte termico. Quest’ultimo è responsabile di circa il 30% delle perdite energetiche negli edifici commerciali. Il ponte termico si verifica quando i materiali isolanti non coprono completamente i punti di connessione strutturale. Per contrastare il ponte termico, i costruttori garantiscono un’isolazione continua e completa su tutti i punti di collegamento. Prima della consegna dell’edificio, il team di progetto deve soddisfare un elenco di controllo composto da dodici punti, al fine di ottenere una barriera funzionale contro aria e acqua e valutare l’integrità del sistema di drenaggio. L’integrità della barriera contro l’aria viene verificata secondo la norma ASTM E283. Le misure e le distanze tra gli elementi vengono controllate dagli appaltatori per conformarsi alla norma AISC 360. La garanzia viene completata e formalizzata. Ciascuna di queste attività garantisce che l’edificio sia pronto per essere occupato, energeticamente efficiente e conforme alle normative vigenti.

FAQ

Cos'è la pianificazione pre-costruttiva nei progetti di strutture in acciaio?

La fase di pianificazione pre-costruttiva riduce i rischi di ripetizione dei lavori stabilendo il primo dei quadri tecnici e normativi e trasformando i requisiti concettuali in un progetto dettagliato.

Quali vantaggi deriva dalla coordinazione BIM nella fase pre-costruttiva?

La coordinazione BIM consente di identificare tempestivamente i problemi di progettazione, riducendo così i lavori di ripresa di circa il 15%. Ciò comporta un risparmio sia di tempo che di denaro.

Qual è il vantaggio della fabbricazione fuori cantiere rispetto ai lavori in cantiere?

Lavorando fuori cantiere, l’ambiente è meglio controllato, consentendo di eseguire i lavori con maggiore precisione e una migliore uniformità. Inoltre, gli effetti negativi del maltempo risultano meno influenti.

Cos'è la fase di integrazione delle fondazioni e cosa comprende?

La fase di integrazione delle fondazioni comprende la bonifica del sito, la livellazione del terreno, l'esecuzione di prove sul suolo, l'installazione delle utility sotterranee e la gettata di calcestruzzo per le fondazioni con bulloni di ancoraggio posizionati.

In quali modi viene garantita la stabilità strutturale durante l’erezione di un edificio?

La stabilità strutturale è garantita principalmente adottando un approccio basato innanzitutto sul controventamento e utilizzando inizialmente i compartimenti antivento per controventare la struttura durante la fase di assemblaggio.