Le tensostrutture, soluzioni leggere per l’architettura

Le tensostrutture sono una soluzione tecnologica adatta per realizzare costruzioni di diversa natura, anche di grandi dimensioni. Esistono diverse tipologie di tensostrutture, ma in generale possiamo dire che si tratta di strutture composte da elementi portanti principali soggetti solo a sforzi di trazione, che prendono il nome di “funi”. Si differenziano molto da quelle tradizionali, ad esempio in calcestruzzo o laterizi, hanno chiaramente uno scopo diverso e sono spesso usate per la creazione di coperture, sia fisse che temporanee.

Di seguito, si approfondisce il tema, definendo meglio che cos’è una tensostruttura, valutandone i vantaggi, i materiali utilizzabili e i costi per la realizzazione.

Che cosa si intende per tensostruttura

Una tensostruttura è una struttura che si caratterizza per la modalità con cui si sorregge, in quanto è realizzata mediante elementi che rimangono posizionati perché sottoposti a tensione. Si possono realizzare grandi coperture in poco tempo e, soprattutto, di forme e dimensioni anche molto differenti. Le caratteristiche stesse delle tensostrutture, le rendono flessibili e adeguate a molti contesti. Si trovano applicazioni in occasione di feste, concerti, eventi, ma anche per le industrie, gli impianti sportivi o per sistemi di infrastrutture e trasporti.

Le tensostrutture si compongono generalmente da una struttura portante rigida e un elemento che funge da copertura e collegamento tra gli elementi portanti, dando la stabilità necessaria per l’equilibrio dell’intera struttura.

Si tratta, chiaramente, di costruzioni molto leggere, che assicurano la massima libertà progettuale e che non richiedono lunghi tempi di progettazione e installazione.

A seconda della tipologia di struttura, è possibile coprire grandi luci o grandi superfici. La prima grande distinzione che si può fare è tra strutture in fune e strutture spaziali o continue. Nel primo caso è possibile fare un’ulteriore suddivisione in sistemi a fune singola, trave di funi e rete di funi monostrato. Questi sistemi devono essere stabilizzati per approfittare al massimo delle loro capacità portanti e a seconda della modalità scelta vengono più generalmente suddivisi in sistemi strallati e sistemi sospesi. I sistemi spaziali, invece, hanno una conformazione a maglia sospesa (membrane) e sistemi reticolari di funi stabilizzati con supporti verticali o inclinati.

Al di là della soluzione scelta, quando si utilizzano le tensostrutture per creare delle coperture, eventuali limiti possono risiedere nel comportamento termico e acustico delle strutture, non sempre soddisfacente.

Per quanto riguarda gli iter autorizzativi, invece, va detto che le tensostrutture rientrano spesso in edilizia libera e non richiedono titoli abilitativi per la costruzione, ma in alcuni casi è necessario un permesso di costruire.

La differenza dipende dallo scopo per cui sono realizzate, più che dai materiali e dalle tecnologie. Se, infatti, hanno una funzione temporanea e vengono rimosse entro 90 giorni dalla loro installazione è sufficiente la comunicazione di inizio lavori. Diverso, invece, se presentano carattere di stabilità e durata nel tempo, che le rende equivalenti a qualsiasi altro tipo di costruzione. In questo caso, si procede richiedendo un permesso di costruire.

Sistemi a funi

I sistemi a funi strallati sono principalmente utilizzati per la realizzazione di ponti strallati, che coprono grandi luci, anche superiori a centinaia di metri. Hanno la caratteristica di utilizzare l’elemento fune nella sua forma più semplice di tirante rettilineo tra due punti di ancoraggio.

Questi cavi partono da piloni di sostegno verticali o inclinati e raggiungono un impalcato o un elemento di copertura orizzontale. In sostanza i componenti del sistema sono 3: i piloni di sostegno di altezza superiore al livello di copertura, gli stralli (quindi le funi) e la struttura di orditura orizzontale.

Questo sistema permette di ridurre il peso della struttura orizzontale ed è quindi adatto, oltre che per i ponti, a coperture molto sporgenti come hangar per aerei o coperture delle tribune negli stadi. Un comportamento ancora migliore si ha quando si crea un doppio sbalzo orizzontale che, contrapponendo i pesi, permette di ridurre la sezione della struttura portante verticale.

Le strutture sospese hanno una storia antica e venivano utilizzate per realizzare ponti sospesi, che inizialmente altro non erano che semplici passerelle. In queste strutture l’impalcato è appeso per mezzo di funi tese verticalmente a dei cavi principali, sorretti da strutture portanti verticali. I cavi principali costituiscono un arco rovescio, con il compito di trasmettere una parte molto importante del carico.

Sistemi spaziali

Il sistema spaziale prevede la disposizione delle funi portanti e stabilizzanti su diversi piani, invece che adiacenti nello stesso. Si creano quindi conformazioni spaziali, con diversi angoli e il più delle volte ortogonali, che collaborano e si scambiano mutue azioni per sopportare i carichi imposti. Queste strutture vengono più difficilmente divise e classificate in classe, in quanto il loro comportamento e quindi le loro caratteristiche sono connesse alla forma della costruzione, quindi al perimetro cui sono connesse. Il sistema di stabilizzazione spaziale può essere paragonato a un tessuto, in cui si intrecciano e collaborano trama e ordito. Tra queste soluzioni ci sono anche le strutture a membrana, dette architetture tessile, che offrono la libertà di poter scegliere tra varie forme.

Quali vantaggi hanno le tensostrutture

Le tensostrutture, in alcuni contesti, sono sicuramente una scelta vincente. Inoltre, l’evoluzione tecnologica vissuta negli ultimi decenni ha sicuramente agevolato la diffusione e lo sviluppo di queste costruzioni, con prestazioni sempre maggiori.

Tra i principali vantaggi, ce ne sono alcuni già citati nei precedenti paragrafi, quali ad esempio la velocità di costruzione o la leggerezza che caratterizza le tensostrutture.

Anche la loro versatilità è di grande rilievo, in quanto sono adatte a rispondere ad esigenze eterogenee, soprattutto in quei casi in cui è necessario realizzare opere di grandi dimensioni. Infatti, una tensostruttura può ospitare molte persone o attività che richiedono ampi spazi, ma i costi di realizzazione sono effettivamente contenuti rispetto a quanto sarebbe scegliendo una soluzione costruttiva alternativa. Le tensostrutture possono essere molto luminose e garantiscono anche un livello di sicurezza elevato, in quanto sono molto stabili.

Le tensostrutture nella storia dell’architettura

Come detto, le tensostrutture permettono di coprire grandi luci e superfici ed è quindi semplice comprendere come il loro sviluppo sia strettamente connesso all’evoluzione delle costruzioni e delle loro forme nel tempo.

Oggi l’architettura propone edifici e costruzioni dalle conformazioni spaziali sempre più articolate, che quindi richiedono uno studio particolare delle strutture di copertura.

Le tensostrutture offrono interessanti risposte, aggiungendo anche valori come la leggerezza e la limitazione degli spessori delle strutture: non servono imponenti strutture verticali o sezioni importanti di elementi orizzontali. Questo garantisce risultati di qualità, flessibilità, costi sostenibili e modalità espressive interessanti.

La leggerezza in architettura è un tema che ricorre nella storia e che ha trovato sempre più diffusione dopo lo studio e il successivo utilizzo dell’acciaio a partire dall’Ottocento.

Un grande contributo nello sviluppo delle tensostrutture è arrivato dall’architetto e ingegnere tedesco Otto Frei, che nel 1954 conseguì il dottorato in ingegneria sulle costruzioni in tensostrutture. L’architetto si dedicò per anni allo sviluppo di queste strutture leggere, fondando anche un istituto dedicato presso l’Università di Stoccarda.

Tra i progetti più noti a seguito di queste ricerche si possono annoverare il padiglione della Repubblica Federale Tedesca a Montréal (1967) e le coperture dello stadio Olimpico di Monaco di Baviera per le Olimpiadi del 1972. 

Materiali per tensostrutture e costi

Al di là della soluzione costruttiva adottata, le tensostrutture sono accomunate dall’utilizzo di elementi strutturali tubolari o da pali, realizzati in materiali resistenti come l’acciaio e l’alluminio. Per la parte di copertura, si utilizzano delle membrane, quindi una parte tessile o che può essere realizzata con materiali plastici, come poliestere e pvc. Nulla vieta, però, di inserire anche materiali più tradizionali, come il legno. Inoltre, sono spesso presenti cavi e tiranti, anch’essi in materiali quali l’acciaio.

Per quanto riguarda i costi, invece, va specificato che è complesso definire un prezzo senza valutare la tecnologia costruttiva scelta, le dimensioni e i materiali che si vogliono utilizzare, anche in base all’estetica ricercata. Per quanto sia vero che a parità di strutture simile costruire con altre soluzioni si tratta di una scelta economica, il consiglio è chiaramente quello di rivolgersi ad aziende specializzate, chiedendo differenti preventivi, così da poter fare un confronto e una scelta ponderata.

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Articolo aggiornato – Prima pubblicazione 2019

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