Quali sono le fasi della costruzione di strutture in acciaio?

Fase 1: Pianificazione e progettazione pre-costruttiva

Una pianificazione pre-costruttiva adeguata getta le basi, sia regolamentari che tecniche, per i progetti di strutture in acciaio. Questa fase avvia la pianificazione per la trasformazione dei requisiti concettuali in piani operativi esecutivi e affronta i rischi lungo il ciclo di vita del progetto.

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

Gli ingegneri strutturali partecipano alla realizzazione di una struttura sulla base del progetto architettonico, trasformando tale progetto in realtà concrete e in strutture conformi ai requisiti normativi, regolamentate dalla norma AISC 360. Tuttavia, essi considerano anche l’ottimizzazione delle risorse impiegate nella struttura e il miglioramento della resistenza sismica dell’edificio. Grazie alla coordinazione BIM, molti conflitti progettuali tra gli elementi edilizi vengono identificati in anticipo, consentendo di risolverli prima dell’inizio dei lavori in cantiere e riducendo al minimo le correzioni sul campo. In effetti, questo approccio ha dimostrato di ridurre il lavoro di ripristino del 15%, con conseguenti risparmi di tempo e di costi. Vengono quindi redatti gli ultimi disegni costruttivi dettagliati per la fabbricazione. Questi disegni rappresentano altresì i dettagli finali per la costruzione e comprendono tutti gli elementi necessari, dai file CAD per il taglio laser dei metalli alle specifiche dei fori per le viti (con una tolleranza di 1,5 millimetri) e ai materiali conformi alla norma ASTM (certificati). Dettagli corretti garantiscono un perfetto assemblaggio in cantiere e una maggiore facilità di costruzione, senza la necessità di estese modifiche sul campo.

Prima dell'inizio della gara, si ottiene un vantaggio comunicando con le autorità locali competenti. Conoscendo i regolamenti in materia di destinazione d'uso del territorio, tutela ambientale e costruzioni, le autorità possono illustrare le problematiche e agevolare meglio l'acquisizione della documentazione necessaria. Una revisione preliminare prima dell'avvio dei lavori è fondamentale, poiché potrebbero emergere questioni quali: portata insufficiente delle gru rispetto al punto di costruzione, trasporto dei materiali o interdipendenza tra le attività a causa di conflitti temporali nel cronoprogramma. Una collaborazione più efficace tra le parti, finalizzata alla consegna dei rispettivi risultati progettuali, è integrata nel contratto. Gli affidanti, i soggetti incaricati della progettazione e i fornitori dei servizi di costruzione allineano in modo più efficace i propri interessi e obiettivi. Di conseguenza, la maggior parte dei problemi viene risolta in anticipo. I lavori di costruzione hanno inizio e i problemi vengono eliminati. Gli incrementi di tempo e di costo derivanti dai lavori aggiuntivi possono essere controllati e gli affidanti raggiungono lo stato desiderato. Circa l’80% delle problematiche viene risolto grazie all’approccio proattivo. Una documentazione completa e priva di ambiguità contribuisce all’eliminazione dei conflitti. La popolazione di 'Problemi residui irrisolti' e di 'Preoccupazioni residue', relative al cronoprogramma, viene mantenuta nello stato desiderato, senza necessità di recuperare il tempo perduto.

Fase 2: Fabbricazione fuori sede e garanzia della qualità

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

La trasformazione dell'acciaio grezzo in componenti strutturali prevede tre processi principali, che corrispondono anche a tre punti di controllo qualità. Innanzitutto, i fogli di acciaio vengono tagliati mediante tecnologia di taglio al plasma/laser di precisione. Questa tecnologia di taglio garantisce una tolleranza di taglio di ± 2 mm ed è fondamentale per il successivo assemblaggio dei componenti in acciaio. In secondo luogo, come previsto dalla norma AWS D1.1, saldatori certificati uniscono i pezzi; viene impiegato il collaudo con ultrasuoni per garantire una fusione completa e corretta dei giunti saldati. In terzo luogo, per quanto riguarda la preparazione della superficie, rispettiamo lo standard SSPC-SP6 per ottenere un profilo di sabbiatura (anchor profile) compreso tra 50 e 85 micron. Tale profilo garantisce un substrato adeguato per l’adesione del rivestimento e consente la rimozione della calamina e della ruggine in fase di preparazione. Durante questo processo controlliamo attentamente sia le condizioni di preparazione sia quelle di sabbiatura, un vantaggio rispetto agli ambienti di preparazione sul campo, spesso imprevedibili. Prima della spedizione, tutti i componenti vengono sottoposti a verifica mediante macchina di misura a coordinate per assicurare un montaggio idoneo di tutte le parti in cantiere, prima dell’assemblaggio definitivo.

Protocolli di controllo qualità in corso di produzione e ispezione da parte di terzi

La costruzione di un solido sistema di controllo qualità (QC) garantisce che i problemi vengano identificati e risolti in ogni fase della produzione. Il controllo qualità presso i punti di verifica (Checkpoint QC) prevede che i tecnici QC effettuino misurazioni fisiche e che gli ispettori dei giunti saldati scattino fotografie dei giunti utilizzando immagini radiografiche digitali dei saldature. Gli audit a sorpresa di controllo qualità sono condotti da ispettori terzi qualificati secondo la norma ISO 17020 e da consulenti per la conformità alla norma AISC 303. A seconda delle dimensioni dell’audit, se applicabile, vengono eseguite, come parte del checklist dell’audit, valutazioni dei difetti superficiali mediante prove non distruttive (NDT), come l’ispezione con particelle magnetiche, valutazioni della durezza (post-riscaldo) e misurazioni dello spessore del rivestimento. Gli audit sulla sicurezza dell’anno precedente hanno evidenziato che l’adozione di sistemi QC articolati su tre livelli ha ridotto, in media, i difetti del 66% rispetto alle ispezioni a stadio singolo. Utilizziamo un sistema completo di tracciabilità per garantire che la storia di ogni componente sia documentata a partire dal punto di origine delle materie prime, attraverso ogni fase del processo produttivo, fino al momento della spedizione dall’impianto di produzione.

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 in prima istanza e priorità dei compartimenti anti-vento

Iniziare con la controventatura è fondamentale per la costruzione di strutture in acciaio stabili in condizioni ventose. Questa tecnica prevede l’inserimento delle principali controventature immediatamente dopo il posizionamento delle prime colonne. Ciò consente di creare un’area di lavoro autoportante, che riduce le inflessioni verticali e minimizza i rischi di cedimento futuro. Per quanto riguarda i compartimenti anti-vento, gli operatori preferiscono isolare e completare progressivamente i singoli compartimenti anziché tentare di realizzarli tutti contemporaneamente. Ciò riduce la deformazione complessiva della struttura. Questi principi vengono applicati nei cantieri edili e contribuiscono a migliorare la sicurezza degli operatori, l’affidabilità dell’assemblaggio corretto dei componenti costitutivi e l’integrità complessiva del processo di montaggio della struttura.

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

Le deviazioni rispetto a tutte le misurazioni rientrano nelle tolleranze previste dal Capitolo 7 della norma AISC 360 per i processi di fabbricazione e montaggio. Le verifiche dimostreranno che le deviazioni sono state mantenute entro i limiti stabiliti prima dell’inizio dell’installazione dell’involucro.

Fase 5: Completamento dell’involucro e chiusura del progetto

Rivestimento, ponti termici e revisione pre-consegna

L'ultimo passo prima del completamento totale dell'involucro edilizio è l'installazione dei pannelli di rivestimento, che contribuisce al miglioramento dell'efficienza energetica dell'edificio. Come primo passo, gli appaltatori incaricati del rivestimento edilizio allineeranno i pannelli dell'edificio mediante un sistema di fissaggio resistente alla corrosione, quindi applicheranno una guarnizione impermeabile su tutti i giunti per proteggere l'edificio dall'umidità. Una preoccupazione fondamentale durante l'intero processo costruttivo è il ponte termico, responsabile del 30% delle perdite energetiche negli edifici commerciali. Per eliminare il ponte termico, gli operatori isolano i collegamenti strutturali in modo da mantenere il distacco pieno e continuo. Prima che un progetto possa essere consegnato, il team del progetto deve soddisfare una checklist di 12 funzioni visive, riguardanti la corretta tensione dei fissaggi, l'efficacia della sigillatura, il corretto funzionamento del sistema di drenaggio e l'integrità della barriera all'aria. Tester indipendenti valutano l'integrità della barriera all'aria conformemente alla norma ASTM E283. Le dimensioni e le distanze sono verificate dagli appaltatori per garantire la conformità alle Linee guida AISC 360. La garanzia viene documentata e definitivamente formalizzata. Tutte queste operazioni rappresentano i passaggi finali necessari per assicurare che l'involucro edilizio sia impermeabile, conforme alle normative vigenti, pronto per l'occupazione e energeticamente efficiente, offrendo comfort agli occupanti durante tutto l'anno.

Domande frequenti

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.