Superfici metalliche: vantaggi e punti critici

 

Le superfici metalliche presentano una serie di caratteristiche che permettono soluzioni architettoniche e ingegneristiche con grandi potenzialità e alcuni punti critici che possono essere controllati.

 

Tra gli aspetti interessanti da conoscere, oltre al fenomeno della corrosione di cui è importante prevenire gli effetti, vi sono l’interazione con la luce e le radiazioni in genere, le reazioni agli agenti chimici e biologici, le questioni legate al controllo dell’umidità, la tenuta all’acqua e al vento, lo stress dovuto alle variazioni termiche, la resistenza agli urti.

 

Vediamo, per i vari aspetti, potenzialità e punti critici nell’uso delle superfici metalliche.

 

 

 

Protezione dalle radiazioni

Le superfici metalliche offrono un’ottima protezione contro radiazioni di ogni genere, si pensi ad esempio al piombo, che con la sua alta densità permette di schermare i raggi X e i raggi gamma.

Le superfici metalliche riflettono sia le radiazioni ultraviolette che quelle infrarosse. La riflessione speculare di alcune finiture dell’alluminio e dell’acciaio riesce a respingere significative quantità di calore radiante dalle coperture. Nei Paesi scandinavi si preferiscono invece coperture metalliche dai colori scuri, in modo da assorbire l’energia solare e sciogliere la neve che si deposita sulle coperture.

 

 

 

Protezione dalle infiltrazioni biologiche

I metalli sono ottimi inibitori per le infiltrazioni biologiche e costituiscono un ambiente inadatto alla proliferazione di muffe o funghi. Il rame ne previene addirittura la formazione, e anche le leghe di rame (soprattutto ottone e bronzo) conservano questa capacità. Eventuali muffe e funghi che possono formarsi su zinco, acciaio e alluminio non riescono comunque ad attecchire, perché il metallo, non immagazzinando acqua, non può nutrirli.

Dove sono presenti ossidi metallici non si crea un ambiente favorevole allo sviluppo delle spore delle muffe. Spesso tali ossidi sono anche tossici, rendendo difficile la vita a qualsiasi vegetale. Gli ossidi di rame, stagno, argento e ferro (dell’acciaio Cor-Ten) sembrano inibire maggiormente le contaminazioni biologiche.

 

 

 

Protezione dagli agenti chimici

Un’altra caratteristica dei metalli è la resistenza agli agenti chimici.

La resistenza di un metallo all’ossidazione è proporzionale alla sua resistività chimica. I metalli possono resistere alla maggior parte degli attacchi chimici, in particolare a contaminanti a base di zolfo e carbonio (non a caso i metalli sono utilizzati per rivestire certi impianti chimici). Viceversa alcuni acidi, come ad esempio l’acido cloridrico, sono in grado di sciogliere i metalli non nobili.

Tutti i metalli reagiscono con l’ossigeno e con l’umidità. L’ossigeno si combina con il metallo per formare il caratteristico strato di ossido. L’umidità si lega con l’ossido per formare un ossido-idrato. Gli ossidi e gli idrati sono estremamente importanti per resistere a ulteriori attacchi chimici.

 

 

 

Principali agenti chimici presenti nell’ambiente e loro effetti sui metalli

 

 

 

 

Controllo dell’umidità e tenuta all’acqua

Fondamentale è far scorrere via l’acqua e limitare le zone dove essa potrebbe ristagnare.

Se gli spigoli e i giunti tra le lamiere sono realizzati a regola d’arte, i sigillanti si possono ritenere superflui.

L’acqua si sposta sui rivestimenti metallici di una facciata in molti modi differenti: cadendo per gravità, spostata dal vento, per tensione superficiale o capillarità anche attraverso piccolissime aperture, o per differenze di pressione tra parti ravvicinate della facciata stessa.

In base al meccanismo si potrà quindi intervenire nel modo più opportuno, ad esempio utilizzando le piegature dei bordi, evitando discontinuità tra i pannelli e sigillando i giunti aperti, oppure utilizzando giunti di interruzione capillare come l’aggraffatura.

Possono essere impiegati pannelli pressopiegati, lamiere a cassetta o doghe secondo le varie esigenze.

 

 

 

Pressione del vento

Anche il vento rappresenta un elemento da considerare attentamente nella progettazione delle facciate metalliche. Il vento agisce sia autonomamente, ad esempio deformando la geometria dei pannelli creando il tipico effetto ondulato, sollecitando la sottostruttura o creando vortici d’aria, ma agisce anche per interazione con l’acqua, favorendone le migrazioni nella struttura e quindi potenziandone gli effetti negativi.

Pannelli a cassetta o compositi, doghe, lamiere autoportanti grecate o nervate, o lamiere non autoportanti aggraffate possono essere scelte per la realizzazione del sistema di rivestimento, che potrà quindi essere a pressione equalizzata o no. Occorre valutare i diversi aspetti per elaborare la soluzione più idonea.

 

 

 

Stress termico

Le superfici in metallo per i rivestimenti esterni assorbono, durante il giorno, energia solare in modo significativo; di notte il metallo cede l’energia accumulata più rapidamente rispetto ad altri materiali. Le superfici metalliche devono quindi essere in grado di assorbire le deformazioni dovute alle variazioni termiche che provocano costanti cambiamenti di dimensione delle lastre o dei pannelli.

 

Tali dilatazioni e restringimenti, prevedibili e più marcati in direzione dell’allineamento dei grani, interessano in particolar modo i prodotti laminati come lamiere, lastre, tubi e barre, maggiormente soggetti a problemi di deformazione. I prodotti in metallo fuso e forgiato hanno i grani disposti secondo vari allineamenti e gli agglomerati di polveri metalliche non presentano questo comportamento in quanto i loro grani non sono direzionali.

Le scandole e alcuni tipi di lamiere aggraffate collegate fra loro rigidamente si comportano come un’unica superficie: i fissaggi devono permettere le deformazioni. Se i fissaggi limitano il movimento, si sviluppano fortissime tensioni che possono schiacciare la superficie in corrispondenza dei fissaggi stessi. Il risultato visivo è il classico effetto oil canning, o lamiera spiegazzata, tipico di molte superfici metalliche.

 

 

 

Impatto meccanico

I rivestimenti metallici di spessore troppo esiguo offrono scarsa resistenza all’impatto. Ma se una lamiera metallica risulta ammaccata, in molti casi può essere riparata.

 

La grandine, in particolare se associata al vento, è uno degli eventi ad alto rischio ammaccatura. Le superfici più soggette ai danneggiamenti della grandine sono quelle orizzontali e quelle perpendicolari alla direzione da cui essa proviene. I materiali metallici che maggiormente si danneggiano sono il rame e l’alluminio. Poiché si tratta di buoni conduttori termici, i crateri formati dalla grandine possono essere eliminati riscaldando il metallo e raffreddandolo rapidamente con ghiaccio secco. L’acciaio inox, il titanio e l’acciaio Cor-Ten sono materiali più rigidi; quest’ultimo, essendo utilizzato in spessori più consistenti, di solito resiste meglio alla grandine. Nei metalli lucidi e in quelli lucidati a specchio i danni sono più evidenti.

 

Danni da impatto meccanico ancora più evidenti possono essere causati dal camminamento, specie durante interventi di manutenzione, oppure quando vengono utilizzati utensili pesanti che possono urtare la superficie metallica. In genere, in questi casi, sarebbe opportuno proteggere la superficie metallica con pannelli calpestabili in grado di distribuire i carichi concentrati.

 

I danni più gravi sono però causati dagli urti accidentali che si verificano a un’altezza inferiore ai due metri. È consigliabile posizionare cordoli, dissuasori o paraspigoli in prossimità delle parti basse del rivestimento in modo da impedire il contatto con veicoli o altri mezzi in grado di produrre urti significativi.

 

Danneggiamento del rivestimento metallico per impatto meccanico (Museo Ludwig, Colonia, Germania, Busmann & Haberer, 1986)