Capitolo 4
Durabilità delle sue soluzioni a confronto
La direttiva 2010/31/UE ha introdotto l’obbligo per gli Stati membri di fissare requisiti minimi per la prestazione energetica degli edifici che però risultino efficaci anche sotto il profilo dei costi valutati nell’arco del loro ciclo di vita. Pertanto, per ciascuna soluzione tecnica, è necessario definire il periodo di tempo dopo l’installazione durante il quale essa mantiene livelli prestazionali superiori o uguali ai limiti di accettazione, sotto l’influenza degli agenti previsti di esercizio. Ciò significa definirne una durata di vita (Service Life) sulla base della differente natura, manutenibilità e longevità dei materiali costituenti i componenti della soluzione in esame.
Stimare una durata di vita coerente alla tecnologia costruttiva scelta, facilita la buona gestione della costruzione e della manutenzione, nonché la corretta valutazione degli impatti ambientali e nell’ambito di una valutazione economica (la cui applicazione secondo la metodologia LCC rimane l’obiettivo principale dello studio in oggetto) è essenziale per il calcolo dei costi globali e la stima del valore residuo.
La capacità di un edificio o delle sue parti, di svolgere le funzioni richieste durante un periodo di vita stabilito in fase di progettazione (Design Service Life - DSL) è quindi definita “durabilità”. La difficoltà del concetto di durabilità risiedono nel fatto che la vita di un edificio o delle sue parti non è solo funzione della sua durata fisica iniziale, ma anche delle condizioni al contorno che ne determinano la prestazione tecnica e funzionale, ossia del ruolo svolto all’interno dell’organismo edilizio, dell'intensità della sua occupazione, della qualità del suo servizio e della sua eventuale obsolescenza. Inoltre, i dati specifici sulla durata di vita, prevista in determinate condizioni di uso di riferimento (Reference Service Life - RSL), di un materiale da costruzione, sono difficili da reperire in bibliografia.
dichiarata dal produttore solamente all’interno di una Dichiarazione Ambientale di Prodotto (Environmental Product Declarations - EPD) che copra tutte le fasi del ciclo di vita del prodotto stesso, includendo non soltanto la sua produzione, ma anche il suo impiego, l’uso, la manutenzione, la demolizione e il fine vita.29
Il valore della RSL, indicato all’interno di una EPD di prodotto, è riferito quindi all’uso previsto dal produttore in relazione allo scenario di utilizzazione dichiarato. Sono stati elaborati, a livello europeo, diversi modi per stimare la durata di vita dei sistemi e dei componenti edilizi:30
− il primo, più scientifico, è quello di cercare di comprendere i vari fenomeni di degrado e le loro azioni sui singoli materiali e attraverso queste informazioni definire un modello di sviluppo del decadimento della struttura;
− un secondo approccio, più sperimentale, è quello di monitorare per un tempo
ragionevole un gruppo di edifici o porzioni di costruzione, annotando l’evoluzione dei fenomeni di degrado dal loro primo manifestarsi e derivando da questi dati modelli più efficaci di obsolescenza;
− il terzo (proposto dalla norma ISO 15686), ad oggi ritenuto il più affidabile, definisce un approccio più qualitativo che consiste nel calcolare, dal valore della RSL, ottenuto ad esempio mediante uno dei metodi precedenti, la durata di vita attraverso l’impiego di fattori di correzione connessi alla qualità dei componenti, alla qualità della progettazione ed esecuzione dell’opera, alle condizioni specifiche dell'ambiente interno ed esterno, al livello di utilizzo e di manutenzione.
La norma ISO suggerisce l’utilizzo di fattori moltiplicativi, generalmente compresi tra 0,8 e 1,2, per correggere le condizioni di riferimento fornite dal produttore in relazione al contesto effettivo di costruzione, uso e manutenzione e ottenere la durata di vita stimata (Estimated Service Life - ESL) di un componente o di un elemento tecnico.
Uno strato isolante, ad esempio, avrà durate di vita diverse a seconda che sia installato in intercapedine o sia impiegato per la realizzazione di un cappotto: è evidente che la manutenzione delle due differenti soluzioni comporterà complessità tecniche e costi economici diversi. Analogamente, la ESL e il conseguente scenario di manutenzione/sostituzione delle due soluzioni
risentiranno della qualità ambientale dell’intorno (clima secco, umido, salmastro, ecc.) e della loro corretta esecuzione (formazione di fenomeni di condensa, presenza di ponti termici, ecc.).
I fattori di correzione che esprimono la differenza tra le condizioni di impiego e le condizioni di riferimento in cui è stato ottenuta la RSL sono:31
Agenti legati alla qualità intrinseca del componente
− A. qualità del componente (fabbricazione, stoccaggio, trasporto, ecc.)
− B. qualità di progettazione (protezioni da altre parti dell’edificio)
− C. qualità di esecuzione (qualità della manodopera, condizioni climatiche durante l’installazione)
Ambiente
− D. ambiente interno (aggressività dell’ambiente, ventilazione condensazione)
− E. ambiente esterno (altezza dell’edificio, micro-ambiente)
Utilizzo
− F. condizioni d’uso (impianti meccanici, tipologia di utenza, ecc.)
− G. livello di manutenzione (qualità e frequenza della manutenzione,
accessibilità, ecc.)
La RSL costituisce la base per il calcolo e la valutazione della ESL, che può essere svolta secondo la formula:
ESL = RSL x A x B x C x D x E x F x G
Per lo studio delle durabilità dei componenti delle due varianti d’intervento proposte si è scelto di non adottare i fattori moltiplicativi definiti dalla norma ISO, ipotizzando l’assenza di difformità rilevanti rispetto alle condizioni di riferimento. Hanno fatto eccezione solo gli elementi mantenuti nella ristrutturazione (muratura portante e solai), per i quali è stata calcolata una ESL>RSL.
Non essendo disponibile ad oggi, in Italia, uno studio approfondito sulle prestazioni ambientali e sulla durabilità dei prodotti e delle opere edilizie, si è fatto riferimento a banche dati internazionali che raccolgono le EPD che costituiscono il database sulle RSL dei singoli prodotti. Le principali fonti di informazioni riguardo questo ambito di studio sono state ricavate dalle banche dati francese (INIES) e tedesca (IBU).
4.1.Varianti d’intervento a confronto
L’analisi della durabilità delle due soluzioni condotta nella seconda area di lavoro è finalizzata a orientare le scelte relative ai piani di manutenzione e, di conseguenza, la valutazione dei costi, determinando l’impatto economico delle due alternative di intervento, rispettivamente in muratura portante di laterizio e in telaio strutturale di legno.
Uno studio condotto sulla durata di vita media del parco edilizio dei diversi Paesi, ha mostrato che i Paesi con una durata più lunga (Regno Unito, Francia) utilizzano principalmente costruzioni in muratura, mentre i Paesi con durata più bassa (Stati Uniti, Giappone) utilizzano principalmente costruzioni in legno.32
I confronti tra i due sistemi di costruzione non sono tuttavia facili, perché i Paesi che utilizzano in prevalenza sistemi costruttivi in legno tendono a fornire quasi esclusivamente informazioni relativi alle strutture in legno, allo stesso modo in cui gli altri forniscono solo dati relativi alla muratura. Questo non consente, ad esempio, di mantenere all’interno del confronto un parallelismo tra le condizioni ambientali, che tra i vari Paesi, come noto, possono variare notevolmente. In generale, sembra comunque abbastanza chiaro che in condizioni medie, le pareti in muratura di laterizio hanno durata di vita molto lunga, che supera facilmente i 100 anni, limitata solo dalla durata dell’intonaco, che deve essere rifatto ogni 50 anni. Le case in legno hanno, invece, durata di vita che non supera gli 80 anni e necessitano di una manutenzione più frequente dei rivestimenti esterni, che in media devono essere sostituiti dopo 30 anni.
I motivi di degrado degli edifici sono principalmente relativi a fenomeni fisici esterni (movimento del terreno, dilatazione termica, calore) e all’umidità, a cui vanno aggiunti, per le costruzioni in legno, i danni causati dagli insetti (termiti). Nella muratura l’umidità causa espansione, gelo e cristallizzazione dei sali, efflorescenze, mentre nelle costruzioni in legno causa il movimento del telaio, la delaminazione del legno composito, ruggine nelle giunzioni di metallo, marciume e funghi.
Nonostante l’esperienza pratica dimostri che le strutture in muratura hanno spesso vita maggiore a 100 anni, le banche dati assegnano, in genere, a ciascun
elemento una durata di vita che va da 10 a 100 anni. Così anche nello studio della durabilità condotto nella tesi è stato fatto riferimento a RSL al massimo pari a 100 anni.
Considerando che il fabbricato esistente risale al 1948 e che la vita utile di progetto assunta per le due soluzioni è di 50 anni, per la muratura portante e i solai la RSL risulta minore della DSL. Ciò apparentemente sembrerebbe indirizzare i piani d’azione sul più cautelativo intervento di demolizione e ricostruzione, ma l’indagine sulle condizioni attuali dei componenti e la pianificazione di un adeguamento antisismico all’interno del pacchetto di misure previsto per l’intervento di ristrutturazione, hanno permesso, considerate attraverso i fattori correttivi, di allungare la durata di vita attesa. Dal punto di vista strutturale è stata riscontrata per la muratura e per i solai rispettivamente una buona (1,1) e una buonissima (1,2) qualità di esecuzione e, per la prima, è stato considerato anche un buon (1,1) livello di manutenzione in considerazione della messa in opera del rivestimento in FRP.
RSL A B C D E F G ESL
Mattone semipieno 100 1 1 1,1 1 1 1 1,1 121
Solaio in laterocemento 100 1 1 1,2 1 1 1 1 120
A seguire è riportato il confronto tra gli scenari di manutenzione/sostituzione previsti, sulla base delle RSL/ESL di ciascun componente, per l’edificio ristrutturato e la riedificazione in legno.
PARETE IN LATERIZIO RSL
1 1 1 1
Verniciatura interna 10
Intonaco interno 50
Mattone semipieno 121 Cappotto in lana di roccia 50
Intonaco esterno 50 1 1 1 1 Verniciatura esterna 10 PARETE IN LEGNO RSL 1 1 1 1 Verniciatura interna 10 2 Cartongesso 30 Freno vapore 60 Pannello OSB 100
Isolante in fibra di legno 50 Telaio strutturale in legno 100 Isolante in fibra di legno 50
Intonaco esterno 50
1 1 1 1
Verniciatura esterna 10
(anni - 0=2013) -65 0 10 20 30 40 50
Legenda interventi manutenzione/sostituzione previsti: 1. ciclo di verniciatura
2. ciclo sostituzione lastre in cartongesso
Gli interventi previsti per mantenere la capacità di svolgere le funzioni richieste durante la DSL delle due soluzioni, sono circa i medesimi. La maggior parte dei componenti, infatti, presenta una RSL (o una ESL nel caso del mattone semipieno) maggiore alla DSL, ad eccezione delle tinteggiature e del cartongesso della parete in legno, la cui sostituzione è prevista al trentesimo anno per far coincidere il ciclo di sostituzione con quello del sovrastante strato di verniciatura.
− Solaio
SOLAIO IN LATEROCEMENTO RSL
Piastrelle 50
Massetto 100
Isolante in lana di roccia 50 Solaio in laterocemento 120 Intonaco 50 1 1 1 1 Verniciatura 10 SOLAIO IN LEGNO RSL Piastrelle 50 Massetto 100 Isolante 50 Pannello OSB 100
Telaio strutturale in legno 100 Isolante in fibra di legno 50
2
Cartongesso 30
1 1 1 1
Verniciatura 10
(anni - 0=1013) -65 0 10 20 30 40 50
Legenda interventi manutenzione/sostituzione previsti: 1. ciclo di verniciatura
− Copertura
COPERTURA A TRAVI IN LEGNO RSL
Tegole 100 Listellatura 60 Guaina impermeabilizzante 60 Isolante 50 Freno vapore 60 Massetto 100 Tavolato in legno 100
Travi del tetto 100
COPERTURAATELAIOINLEGNO RSL
Tegole 100
Listellatura 60
Guaina impermeabilizzante 60 Isolante in fibra di legno 50 Telaio strutturale in legno 100
Freno vapore 60 2 Cartongesso 30 1 1 1 1 Verniciatura 10 (anni - 0=1013) -65 0 10 20 30 40 50
Legenda interventi manutenzione/sostituzione previsti: 1. ciclo di verniciatura
2. ciclo di sostituzione
Nelle alternative relative alla copertura, la durata di vita delle tegole parte da un momento antecedente all’inizio dei lavori di ristrutturazione/ricostruzione, e non dall’anno “0” (2013), perché recuperate dal precedente intervento di demolizione della copertura esistente, presumibilmente risalente agli anni ’80.
− Altri componenti ALTRI COMPONENTI RSL Gradini in pietra 150 1 1 Gronda 20 Tubazioni sanitarie 50 Tubazioni di scarico 80 2 Sanitari 20 3 Impianto termico 30 4 Finestra in PVC 40 5 Porta interna in legno 60
6 6 6 6 6
Portone ingresso in legno 35 Portone ingresso in alluminio 40
(anni - 0=1013) -65 0 10 20 30 40 50
Legenda interventi manutenzione/sostituzione previsti: 1. ciclo di riparazione (sostituzione parziale)
2. ciclo di sostituzione 3. ciclo di sostituzione
4. ciclo di manutenzione (sostituzione guarnizioni) 5. ciclo di verniciatura
Come per il manto di copertura in tegole marsigliesi, anche per le pedate in pietra dei gradini e per gli infissi interni in legno massello, è stato pianificato un riutilizzo. Mentre per i primi la durata di vita è ancora ben lontana dal giungere ed esaurimento, nonostante abbaino già svolto la loro funzione per sessantacinque anni, per i secondi è necessario un intervento di manutenzione per prolungarne la durata ormai giunta al termine e per renderli quindi riutilizzabili in un nuovo processo produttivo.
L’assunzione che la qualità del servizio e il valore di un componente diminuisce col tempo può essere rappresentata con una curva; tale perdita dipende dal contesto e dalla qualità iniziale del componente. Nella pianificazione degli interventi di manutenzione condotta è stata adottata l’ipotesi semplificativa che il valore dell’elemento, a seguito di ogni riparazione, aumenti in virtù di un recupero della condizione di qualità del servizio reso iniziale.
Questi dati e i piani d’azione necessari a garantire che i prodotti mantengano le prestazioni tecniche e siano in grado di svolgere le funzioni loro richieste, hanno consentito il calcolo dei costi che incorrono tra la consegna dell’edificio (ristrutturato o ricostruito) e la sua demolizione, nella successiva area di lavoro di applicazione della metodologia LCC. Nello specifico gli scenari e le lavorazioni qui elaborate sono la base di partenza per stimare gli impatti, in termini economici, relativi ai moduli “manutenzione”, “riparazione” e “sostituzione” all’interno del blocco “fase di uso”.
29
C. Gargari, E. Palumbo, “Progettare la durabilità: confronto tra soluzioni in laterizio e in legno”, Costruire in Laterizio n. 143, p. 60
30
M. Kornmann, Durabilité comarée de la construction à ossature bois et de la maçonnerie – Ètude bibliographique des avis d’experts, CTMNC, Paris, 2008
31
UNI 11156-3:2006, Valutazione della durabilità dei componenti edilizi – Parte 3: Metodo per la valutazione della durata (vita utile)
32
M. Kornmann, Durabilité comarée de la construction à ossature bois et de la maçonnerie – Ètude bibliographique des avis d’experts, CTMNC, Paris, 2008
