Tensairity, l’aria usata come elemento strutturale
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La Tensairity è un’innovativa struttura che sfrutta l’uso dell’aria per combinare rigidezza e leggerezza. Si sta avanzando nell’uso di questa tecnologia poiché la posa in opera può, in alcuni casi, risultare quasi immediata. Infatti grazie alla prefabbricazione è possibile intervenire per realizzare strutture temporanee efficienti e sicure. Si basa sul concetto della trave reticolare, ampiamente utilizzata, soprattutto con l’acciaio, sviluppandolo da un punto di vista tecnologico.
Ci si potrebbe confondere tra tensairity e una “normale” struttura pneumatica. La seconda si basa sulla differenza di pressione tra l’aria interna all’intercapedine ed esterna. Le prime , che possiamo chiamare “ad aria compressa”, godono di uno schema statico piuttosto banale e notorio, declinandolo in chiave innovativa. L’aria da nemica diventa amica, da punto debole a punto di forza. Non soltanto possibile fonte di energia, ma anche arma di stabilità strutturale. Di sicuro la sperimentazione è ad una fase primordiale. Bisogna aspettare che questa tecnologia venga nei prossimi anni migliorata e realizzata in più ampia scala. Attualmente ci sono stati degli esempi, che sono ancora dei progetti embrionali di ricerca.
Cos’è la Tensairity?
Una trave reticolare è composta da elementi orizzontali, elementi verticali e diagonali. Gli elementi orizzontali superiori e quelli verticali sono sollecitati a compressione, i correnti inferiori a trazione, mentre quelli obliqui dipendono dal loro orientamento. Una caratteristica comune delle strutture reticolari è la riduzione dimensionale trasversale dell’intera travatura, la cui entità dipende dai carichi verticali. Per questo motivo vengono utilizzati gli elementi verticali e diagonali. Per ottenere una maggiore leggerezza delle struttura è possibile utilizzare al loro posto un airbag ad aria compressa. Nella sua forma più elementare, una trave di Tensairity è costituita da un semplice cilindro d’aria compressa, un elemento di compressione strettamente connesso al fascio d’aria e due cavi che corrono in forma elicoidale attorno alla trave d’aria.
L’elemento orizontale di Tensairity è continuamente sostenuto dalla membrana. Questa, infatti, funge da supporto elastico continuo per l’elemento compresso. La rigidezza di questo supporto è determinata dallo stress della membrana, che a sua volta lo è proporzionalmente alla sovrappressione all’interno del tubo della membrana. In Tensairity il carico è sostenuto dai cavi e dall’elemento compresso con l’aria utilizzata per stambiliazzare quest’ultimo e pretensionare i cavi. L’aria compressa insieme alla membrana pretensionata è essa stessa la struttura portante del carico. La pressione delle strutture varia da 50 mbar a qualche 100 mbar a seconda dell’applicazione. Dato questo campo di pressione, Tensairity apre un nuovo interessante campo per le strutture pneumatiche tra gli airhouse con una sovrapressione di pochi mbar e semplici fasci d’aria con una sovrapressione di pochi bar.
Alcuni esempi di strutture ad aria compressa
Il Dr. Mauro Pedretti in una sua pubblicazione, per il “European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering”, descrive le forme migliori per la Tensairity. Oltre alla forma cilindrica parla di strutture a fuso, molto rigide, e strutture a sigaro, maggiormente efficienti sia economicamente che tecnologicamente. La posa in opera è semplice e veloce. Prima la membrana è ancorata all’elemento orizzontale tramite dei profili in gomma. Poi i cavi prefabbricati vengono connessi al corrente compresso con bulloni, rivetti o saldature. Infine, viene inserita l’aria nella membrana. Il tutto può essere trasportato già assemblato in loco, e l’aria inerita in situ.
Grazie al basso costo, alla semplicità e alla velocità di posa i opera, le strutture Tensairity sono prevalentemente usate in casi di risposte rapite per emergenze, per necessità militari e per ponti pedonali metallici temporanei. Se crolla una campata di un ponte, è possibile, con questa soluzione, garantire che il traffico strategico non si fermi troppo a lungo. Come è avvenuto per il crollo del ponte Morandi a Genova. In attesa di sviluppi futuri resta una interessante soluzione in occasioni emergenziali.
