Immagine copertina generata con l’intelligenza artificiale
Il calcestruzzo stampato in 3D potrebbe diventare uno strumento per realizzare rifugi antitempesta più resistenti e accessibili nelle comunità maggiormente esposte agli eventi meteorologici estremi. È l’obiettivo della ricerca condotta da Reese Greenlee, assistant professor di architettura alla Kansas State University, che sta studiando il rapporto tra architettura, prestazioni strutturali e fabbricazione digitale.
L’attenzione è rivolta in particolare alle comunità che vivono nelle case prefabbricate, spesso prive di un accesso adeguato a strutture di protezione. Il progetto, sviluppato insieme a Shelby Doyle di Iowa State University e ai ricercatori del Computation & Construction Lab, punta a verificare se la costruzione fuori sede possa portare a rifugi economicamente accessibili, adattabili e conformi alle normative.
Nuove esigenze per le comunità vulnerabili
Il problema non riguarda soltanto la disponibilità di un luogo dove ripararsi. I rifugi devono essere progettati per affrontare condizioni meteorologiche particolarmente severe, compreso l’impatto di detriti trasportati dal vento durante tornado e uragani.
Greenlee sta quindi studiando come il calcestruzzo stampato possa essere trasformato da semplice involucro esterno a un vero e proprio sistema strutturale. La ricerca considera contemporaneamente la miscela del materiale, il processo di stampa e la geometria degli elementi prodotti.
L’obiettivo è arrivare a soluzioni che possano offrire maggiore protezione a comunità che oggi risultano particolarmente esposte.
Calcestruzzo stampato 3D: innovazione nella costruzione
La stampa 3D del calcestruzzo procede strato dopo strato, ma presenta esigenze specifiche rispetto alle tecniche costruttive tradizionali. Il materiale deve essere sufficientemente fluido per poter essere pompato ed estruso, ma allo stesso tempo deve diventare stabile rapidamente per mantenere la forma e sostenere gli strati successivi.
Secondo Greenlee, il calcestruzzo stampato in 3D viene spesso utilizzato come una sorta di guscio esterno all’interno del quale viene inserito un ulteriore sistema strutturale. La sua ricerca punta invece a capire come ottenere una struttura più autonoma, intervenendo proprio su materiale, processo e geometria.
Il progetto si trova ancora nella fase di sperimentazione e utilizza, per ora, un modulo edilizio a grandezza naturale di circa 1,2 metri per lato.
Versatilità e impatto sociale dei nuovi rifugi
Uno degli aspetti più interessanti riguarda la possibilità di produrre i componenti fuori sede, in un ambiente controllato, per poi trasportarli e assemblarli nel luogo destinato al rifugio. In questo modo si cerca di superare una delle limitazioni della stampa 3D del calcestruzzo: per realizzare edifici di grandi dimensioni servono infatti stampanti a portale altrettanto grandi.
La tecnologia permette inoltre di sperimentare diverse configurazioni. Greenlee sta analizzando orientamento della stampa, riempimento e geometria, verificando se la loro organizzazione possa migliorare il comportamento della struttura davanti alla pressione del vento e all’impatto dei detriti.
Prospettive per la resistenza agli eventi estremi
La resistenza agli impatti rappresenta uno dei nodi centrali della ricerca. I rifugi progettati secondo i criteri ICC 500 e FEMA P-361 devono essere in grado di affrontare anche scenari particolarmente violenti, compreso l’impatto di un elemento di legno 2×4 lanciato a circa 161 km/h.
La fase successiva del progetto prevede proprio una prova in una struttura Intertek in Minnesota. Qui il modulo a grandezza naturale sarà sottoposto a condizioni corrispondenti alle velocità del vento di un tornado.
Particolare attenzione sarà riservata ai punti potenzialmente più deboli, come le zone in cui si uniscono diversi componenti e le aperture destinate a porte e finestre.
Sostenibilità e futuro della stampa 3D nel calcestruzzo
La ricerca non si limita però alla componente tecnologica. Greenlee considera il progetto anche come un modo per affrontare un problema che coinvolge architettura, economia e sicurezza pubblica.
Negli Stati Uniti, secondo il Dipartimento per l’edilizia abitativa e lo sviluppo urbano, oltre 22 milioni di persone vivono in case prefabbricate, circa una persona ogni 15. Si tratta quindi di una fascia significativa della popolazione che, secondo il ricercatore, ha ricevuto relativamente poca attenzione dal mondo dell’architettura.
Il lavoro cerca di collegare questa esigenza sociale alla ricerca ingegneristica, spingendo materiali e sistemi convenzionali verso nuovi limiti per ottenere rifugi più sicuri, accessibili e utili alle comunità.
Fonte: Techxplore
