4.3 ASPETTI ARCHITETTONICO – STRUTTURALI
Dal punto di vista architettonico si è voluto ricercare un’ immagine che rievocasse le caratteristiche stilistiche e dei materiali dei fabbricati esistenti nella zona, sia per la funzione rurale che quest’area ha sempre avuto, sia per la vicinanza ad una preesistenza esclusiva come la Basilica di San Piero a Grado. Un ulteriore motivo che ha indirizzato verso la scelta di un’architettura di tipo tradizionale è dovuto al fatto che l’inserimento di una struttura moderna sia nei materiali che nelle tecnologie avrebbe necessitato sicuramente di uno studio svolto da un’equipe di grande esperienza e capace di realizzare un prodotto architettonico di alta tecnologia ma rispettoso al contempo di tutte le condizioni al contorno che un’area di questo tipo richiede. E’ stato in primo luogo deciso di eliminare le superfetazioni e gli elementi estranei al contesto edilizio, in particolare è stato smantellato il capannone in acciaio G, attualmente ricovero dei mezzi agricoli, vista il cattivo stato di conservazione e lo stato di degrado in cui si trova.
I fabbricati C e D non presentano radicali modifiche dell’aspetto esterno, in
quanto caratterizzati da una buona qualità estetica e non presentando particolari lesioni o fessure nella muratura esterna e nella copertura. Le modifiche più importanti sono in corrispondenza delle aperture sul fronte nord dell’edificio C e per quelle dell’edificio D in seguito al cambio di destinazione d’uso da strutture per officina a struttura per uffici e laboratorio.
Il fabbricato D si presentava con due piccoli corpi di fabbrica aggiunti sul fronte est; per riproporre l’originario linguaggio architettonico, l’elemento in adiacenza è stato eliminato, ed stato mantenuto solo quello più esterno, raddoppiandolo e creando un piccolo ambiente che ospita il magazzino del laboratorio.
A causa dell’ assenza di qualità estetico - formale l’edificio E è stato interamente riprogettato, mantenendo tuttavia il perimetro rettangolare originario e l’altezza di gronda. E’ stata pensata una struttura a pilastri in muratura a vista, in analogia ad altri due fabbricati presenti (fabbricato D, fabbricato E) . Le chiusure esterne sono costituite da una muratura doppia con intercapedine e isolamento in fibra di legno. Il rivestimento esterno è in parte in mattoni a facciavista e in parte intonacato di colore giallo in analogia ai fabbricati adiacenti.
L’edificio F è stato mantenuto nella sua struttura muraria originale, ma è stata
progettata una nuova copertura a due falde e una radicale modifica delle aperture per l’adeguamento ad edificio per la didattica.
Il fronte est non subisce invece particolari modifiche e mantiene le piccole aperture, sia perché si trova in adiacenza alle serre ad uso del Dipartimento di Patologia Vegetale, sia perché la nuova destinazione d’uso degli spazi interni su quel fronte (scaffalature per la biblioteca) non richiede un’illuminazione solare diretta.
Per quanto riguarda l’annesso H adibito a locale tecnico, sia la struttura verticale che la copertura a due falde è stato lasciata inalterata; è necessario però un rifacimento della tinteggiatura esterna di colore giallo, per l’omogeneizzazione con il resto dei fabbricati.
Fig. 84 – Prospetto ovest
Fig. 85 – Prospetto sud
Fig. 86 – Prospetto nord
Fig. 87 – Prospetto sud (interno cortile)
La struttura del fabbricato I, a pilastri in muratura a faccia-vista è stata riportata alla sua conformazione originaria eliminando i due corpi esterni in lamiera fortemente degradati. E’ stato realizzato un tamponamento in muratura per il fronte est, attualmente inesistente, vista l’attuale destinazione a rimessaggio per il pulmino del centro.
Il fabbricato L manterrà la sua conformazione esterna originaria per ospitare il punto di ristoro; si necessita tuttavia del rifacimento della copertura lignea e dell’inserimento di nuove aperture che si apriranno su di un pergolato in legno che si svilupperà nell’aia antistante; la piccionaia (annesso M) servirà da piccolo magazzino ma manterrà le sue caratteristiche estetiche a testimonianza della cultura rurale esistente.
Il fabbricato N manterrà le chiusure perimetrali esterne, ma necessiterà del rifacimento della copertura lignea e dell’inserimento di nuove aperture per l’adeguamento a punto accoglienza e informazioni.
Fig. 88 – Prospetti Fabbricati I - L- M - Area Servizi
l fabbricato O è stato progettato ex novo per ricollocare i volumi persi nell’adeguamento delle strutture del polo di ricerca. Si è tentato in questo caso di dare una valenza estetica e formale anche a quelle destinazioni d’uso come il rimessaggio e l’officina, cosa che normalmente viene trascurata per fattori principalmente economici ma che in questo caso, trovandoci in prossimità di preesistenze storiche e artistiche così rilevanti come la Basilica di San Piero a Grado e all’interno di un’area costituita Riserva della Biosfera, non possono essere trascurate.
La struttura è in mattoni a faccia-vista e la copertura è in legno lamellare, nel rispetto della tradizioni locali e nell’ottica di minimizzare l’impatto paesaggistico.
L’edificio è stato inserito in un’area delimitata da staccionate in legno ed alberature, collocata in uno spazio decentrato rispetto al nucleo di ricerca ma servito di una nuova viabilità; in questo modo si minimizza l’impatto acustico sul centro pur conservando la funzionalità rispetto alle attività esistenti e alla circolazione stradale.
Fig. 89 – Prospetti Fabbricato O - Area Servizi
Il parcheggio per la sosta temporanea, è stato previsto con un sistema di
“verde armato”, che consiste in una struttura a griglia modulare in struttura cellulare molto robusta con finitura a prato, che rende carrabile il prato preservandolo dai danni provocati dal transito e dalla sosta dei veicoli, compresi i mezzi pesanti, in qualsiasi condizione atmosferica.
La cotica erbosa, infatti, rimanendo per qualche millimetro al di sotto del limite superiore delle pareti della pavimentazione, viene protetta da qualsiasi tipo di schiacciamento o sollecitazione.
Dal punto di vista funzionale ed estetico rispetta la struttura vitale del terreno proteggendo in maniera non invasiva il prato e funge da stabilizzatore della superficie; inoltre la forma delle pareti curvilinea assorbe e ripartisce più efficacemente le forze sviluppate da un’autovettura in moto o in frenata e consente di aumentare notevolmente la portata ai carichi verticali a parità di superficie strutturale.
Fig. 90 - Il sistema di pavimentazione “verde armato”
4.4 ASPETTI DI NATURA BIOCLIMATICA
ORIENTAMENTO E MORFOLOGIA DEGLI EDIFICI
Non potendo intervenire sulla disposizione in pianta dei fabbricati, in relazione alle aree del sito più soleggiate, e sulla morfologia degli edifici, in quanto sotto tutela del Parco di San Rossore Migliarino Massaciuccoli, si è proceduto ad uno studio attento e mirato della localizzazione funzionale delle varie attività.
In particolare sono state collocate nella parte nord dei fabbricati (vedi area Sperimentale e Rappresentanza) quelle funzioni incompatibili con il soleggiamento diretto, come la sala conferenze, il laboratorio e la sala riunioni, aprendo aperture sul fronte nord dalle quali si può beneficiare di una illuminazione solare diffusa e creando corridoi-filtro disposti sul lato ovest.
Per quanto riguarda la forma dello spazio costruito, analizzando in particolare il nucleo dell’Area Rappresentanza e Sperimentale, si nota che esso risulta ben orientato e sufficientemente corretto dal punto di vista morfologico, in relazione ad analisi di fattori termici su edifici di diverso rapporto lunghezza/larghezza, che portano a concludere che la forma ottimale è quella allungata lungo l’asse est-ovest.
A seconda della latitudine della zona in cui è ubicato il complesso in esame e dell’esposizione di un fronte, infatti, si ha un maggiore o minore soleggiamento, definito come il numero massimo di ore durante le quali quel fronte, rivolto ad un dato punto cardinale, riceve in un anno i raggi solari. Per valutare l’intensità di calore relativa ad un fronte di un edificio si definisce il valore eliotermico, ovvero il prodotto del soleggiamento teorico per la relativa temperatura media espressa in gradi centigradi. Riportando i dati in un diagramma polare si ha la definizione di un asse eliotermico, cioè l’asse di simmetria del diagramma ottenuto che per la sua particolare forma è denominato “cardioide”. Tale asse risulta deviato di 18° est rispetto all’asse nord-sud.
Alla latitudine media europea, il soleggiamento teorico nell’anno solare, misurato in ore sui fronti diversamente esposti, è il seguente:
Fig. 91 - L’orientamento degli edifici in relazione all’asse eliotermico
Fig. 92 - Una sezione ambientale del complesso
Fig. 93 - La vista ovest del complesso Soleggiamento
teorico
Valori Eliotermici
N 756 17% 390
N-E 1290 29% 480 N-O 1290 29% 703
E 2224 50% 796
O 2224 50% 1048 S-E 3124 71% 1129 S-O 3124 71% 1352 S 3740 83% 1438
IL PERCORSO DEL SOLE
Per quanto riguarda la scelta dei materiali e delle superfici, sappiano che, alle nostre latitudini l'angolo di incidenza sul suolo della radiazione solare diminuisce al passare dalla stagione estiva a quella invernale, mentre aumenta l'angolo d'incidenza sulla parete dell'edificio esposta a sud, in modo tale che la quantità di energia solare che attraversa un metro quadro di superficie verticale trasparente sarà maggiore in inverno anziché in estate.
A livello progettuale questa considerazione porta a privilegiare la disposizione di superfici vetrate sulle pareti a sud, in modo da utilizzare il massimo flusso di energia nei mesi invernali e di ottenere la minima entrata di calore nei mesi estivi.
L’ombreggiamento, se riferito ai percorsi, contribuisce a proteggere il suolo (luoghi di sosta, percorsi pedonali), se riferito agli edifici contribuisce ad impedire il surriscaldamento delle pareti opache e, grazie all’effetto di schermatura delle superfici trasparenti, l’eccessivo accumulo di calore negli ambienti (sostituendo la necessità di schermature artificiali).
Per operare un corretto uso del soleggiamento per tutte le superfici esposte nel corso dell’anno si prevede la verifica dell’incidenza della radiazione solare mediante lo studio della carta del sole, che rappresenta la proiezione sul piano orizzontale dei percorsi apparenti compiuti dal sole sulla volta celeste.
Questi percorsi variano significativamente al variare della latitudine, che nel nostro caso corrisponde a 43°. La proiezione dei percorsi apparenti del sole viene riportata su un reticolo di riferimento composto da nove cerchi concentrici e da 35 raggi che definiscono rispettivamente la variazioni angolari di 10° in verticale (in altezza) e 10°
in verticale (azimuth).
Ad ogni punto della proiezione piana corrisponde quindi una specifica coppia di valori angolari a ed h, che definiscono univocamente un punto della zona celeste.
"... ora, nelle case esposte a sud i raggi del sole penetrano attraverso il porticato durante l’inverno, ma durante l’estate il sole è esattamente sulle nostre teste e sul tetto e così crea ombra. Perciò, come migliore soluzione, noi dovremmo costruire il lato sud più alto per avere il sole invernale e il lato nord più basso per non lasciar passare i venti freddi... "
(Socrate, come riportato da Senofonte nei Memorabilia)
Fig. 94 - Lo studio del sito mediante la carta del sole
Le schermature degli elementi vetrati sono necessarie per impedire uno sgradito guadagno solare estivo in particolar modo per il nuovo volume di collegamento che ospita lo spazio espositivo, costituito da una vetrata continua sorretta da elementi di aggancio puntuale tipo “spider-glass”.
Una soluzione efficace è rappresentata dall’utilizzo una specie di "veneziana integrata" posta tra due vetri e azionabile dall’interno con regolazione manuale, con
le lamelle doppia faccia: un lato scuro, con uno strato di materiale isolante, un lato argentato che riflette la luce e il calore. In questo modo si può passare dal tutto aperto nello schermato estivo (lato argentato verso l’esterno) allo schermato notturno invernale (lato argentato verso l’interno).
Tra le pellicole da applicare sulle superfici vetrate per modificarne le proprietà ottiche c’è lo "specchio di calore", un sottilissimo film metallico che conserva una grande trasparenza alla radiazione solare con l’aggiunta di un’elevata riflessione della radiazione infrarossa.
Fig. 95 - Le lamelle integrate nel vetro-camera dell’area aspositva
IL CLIMA E IL MICROCLIMA
Per lo studio del clima nella zona sono stati acquisiti i dati meteorologici della stazione metereologica dell'Aeroporto Militare di S. Giusto, Pisa (periodo di riferimento 1951 - 1991).
Il clima può sinteticamente definirsi tipicamente, caratterizzandosi per una temperatura compresa fra i 3° e i 18° nel mese più freddo e quella del mese più caldo maggiore di 22°. Più specificatamente il clima di San Piero a Grado ricade nel tipo temperato- caldo, con una temperatura media annua compresa tra i 15° e i 17°.
L’umidità relativa dell’aria risulta elevata per la presenza del mare e di estese
superfici evaporanti. Per questo motivo le murature soggette alla ricostruzione integrale (Area Rappresentanza) sono state previste di tipo ventilato in quanto migliore soluzione dal punto di vista fisico dell'edificio, poichè elimina il pericolo della formazione di condensazione.
È inutile prevedere una barriera anti-vapore, poiché questo può attraversare liberamente il muro dall'interno all'esterno. Si beneficia dunque di tutti i vantaggi di un muro che "respira". Infatti, l'umidità propria di costruzione oppure quella eventualmente proveniente dalle piogge, viene subito evacuata dall'aerazione esistente tra l'isolamento ed il rivestimento. I materiali conservano dunque tutte le loro caratteristiche e non subiscono degradi.
Fig. 96 - Le temperature minime e massime mensili
Fig. 97 – Grafico delle temperature minime e massime mensili
Il rivestimento in mattoni a faccia-vista protegge efficacemente e durevolmente lo strato di isolamento termico dalle intemperie e l'isolamento disposto all'esterno del muro di tamponamento permette di realizzare una protezione integrale priva di ponti termici. L'aerazione efficace tra l'isolamento ed il rivestimento permette di evacuare il calore proveniente dall'irraggiamento solare, evitando dunque il surriscaldamento del muro. Inoltre essa serve a rendere meno percettibili all'interno dell'edificio i bruschi cambiamenti di temperatura tra il giorno e la notte.
Fig. 98 – La muratura doppia
Un altro elemento che condiziona fortemente il clima locale è il vento, o meglio l’azione dei venti al suolo: dallo studio delle pressioni e depressioni causate dall’andamento dei venti, si può partire per stabilire la collocazione nonché il dimensionamento di porte e finestre dell’edificio.
Il vento regnante è quello E-SE, mentre quello dominante è il libeccio che non di rado supera i 100 km/h. Nei mesi invernali i venti sono principalmente orientali, nei mesi estivi quelli orientali. Per una protezione naturale contro l’azione del vento, è
stata previsto l’inserimento di fasce alberate in corrispondenza del lato sud del complesso e un ampio parcheggio verde (circa 5400 mq) nella zona nord-est del lotto che creano un’efficace schermatura di vegetazione. A tale scopo le fasce alberate sul lato sud sono alte circa come gli edifici per la Rappresentanza e per la Didattica.
La protezione dal vento si espleta in due modalità differenti: da un lato le alberature schermano “fisicamente” i venti, riducendone la pressione, che altrimenti inficierebbe la tenuta delle finiture degli edifici, e stemperandone la velocità fino al 50 per cento; dall’altro costituiscono una barriera “termica” che mitiga la temperatura dei venti. La scelta è ricaduta su specie a foglia caduca, che non comportino ombreggiamento alcuno nel periodo invernale ma solo in quello estivo.
Fig. 99 – Distribuzione percentuale delle direzioni di provenienza del vento
Fig. 100 - Velocità del vento media in varie ore del giorno (m/sec)
Fig. 101 - Lo studio del sito in relazione ai venti principali
Fig. 102 - Influenza della ventilazione naturale in relazione alla morfologia dell’edificio
Fig. 103 - Influenza della ventilazione naturale in relazione alla morfologia dell’edificio
Fig. 104- Influenza della ventilazione naturale in relazione alla volumetria dell’edificio
I caratteri pluviometrici dell’area sono legati al passaggio di sistemi frontali trasportati da perturbazioni occidentali più frequenti in autunno. Le precipitazioni medie annue sono comprese tra 800 e 950 mm con un regime tipicamente sub- mediterraneo che vede il massimo principale ad ottobre ed il minimo a luglio. E’
previsto un opportuno sistema di smaltimento e canalizzazione delle acque, in aggiunta ai canali di scolo esistenti.
Fig. 105- Altezze di pioggia mensili
Fig. 106- Grafico della piovosità mensile
