INVOLUCRO TRASPARENTE E FACCIATE CONTINUE - Tra architettura, tecnologia e sostenibilità Relatore : Renato Luciani Moderatore : Arch. Mara ...
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INVOLUCRO TRASPARENTE E FACCIATE CONTINUE Tra architettura, tecnologia e sostenibilità Relatore : Renato Luciani Moderatore : Arch. Mara Pasquini
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Programma del seminario :
1. Il Gruppo Hydro ed Brand Wicona
2. La sostenibilità nell’industria dell’alluminio
3. Le facciate continue
4. Progetti «out of the borders»
Il gruppo Hydro ed il brand WICONA
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Automotive Edilizia Packaging
35 000 dipendenti in 40 paesi
Elettronica Macchinari Beni di consumo
Extrusion Precision tubing Building systems
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La Storia del Brand
1902…
TODAY
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Inventori del Taglio Termico
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I 10 Progressi tecnologici che hanno rivoluzionato il settore
2014 Lancio della poliammide riciclata per taglio
termico
2013 Facciata doppia pelle intelligente
2009 Facciata controllata dalla domotica
2001 Installazione diretta e facilitata della ferramenta
2001 Infissi respiranti
1999 Finestre scorrevoli con drenaggi nascosti
1998 Facciata con fissaggio meccanico nascosto
1991 Prima finestra con anta a scomparsa
1991 Prima facciata con incollaggio strutturale del
vetro
1970 Primo profilo a taglio termico
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SERVIZIO
ATTREZZATURE PROFILI ACCESSORI FERRAMENTA PROGETTI
TEST MULTIMEDIA WICTOP
INTERNET
TRAINING
LOGISTICA
SISTEMA PRODOTTO
WICONA
L’alluminio e la sostenibilità
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Ciclo produttivo dell’alluminio
Da 4 kg di bauxite…
…Si ricavano 2 kg di alluminio… …che danno 1 kg di alluminio primariowww.wicona.com
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Il processo di estrusione
...vengono
Le billette di lega di
tagliate di
alluminio di lunghezza
lunghezza adatta
fino a 8,5 m...
alla pressa...
...il metallo è estruso
...riscaldate a attraverso la matrice
circa 500°C... e immediatamente
raffredato.www.wicona.com
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La strategia di Hydro per una produzione “low carbon”
Utilizzo di energia idro-elettrica nella produzione e alluminio riciclato post consumo
Bauxite Alumina Shipping Energy Anodes Electrolysis Casting
Contenuto minimo del 75%
di alluminio ricicalto post consumo
Certificato da DNV GLwww.wicona.com
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Diversi tipi di scarti
Riciclare l‘alluminio a partire da scarti post-consumo riduce drasticamente la produzione di CO2
Scarto di produzione Scarto post consumo
Non è mai stato un altro prodotto Aveva un altra forma di vita precedentementewww.wicona.com
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Q: Quanto volume occupa 1 kg di CO2 a temperature
ambiente ed in condizione di pressione standard ?
CO2 ha un peso molecolare di 44 g/mol
1000 g CO2 × (1 mol/44 g) = 22.7 mol CO2
V=nRT/P, V=(22.7)(0.0821)(300)/1
= 559 L CO2 at 27°C (300K), 1 atm
o 1m3 o CO2 = 1,8 kgwww.wicona.com
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Emissioni di CO2 del ciclo produttivo a confronto
100% Post Hydro 75R 50% Post Hydro Hydro Primary Primary
Consumer 75% Post Consumer Consumer 4.0 Primary World Coal
20 electric average
kg Min Average Max
CO2/k footprint footprint footprint
g Al 75R 75R 75R
15 (a) (b) (c)
10 20,0
12,0
5
6,0 6,0
4,0
1,5 2,0 2,3
0 0,5
(a) 85% EOL Scrap + 15% Primary Ingot: 1,5 kgCO2/kg 75R
(b) 80% EOL scrap + 12% Primary Ingot + 8% Process Scrap: 1,988 tonCO2/ton 75R
(c) 75% EOL Scrap + 10% Process Scrap + 15% Primary Ingot: 2,3 kgCO2/kg 75R
Source:IAI/Hydrowww.wicona.com
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Cradle to Cradle versus Cradle to Grave
Cradle to Cradle Cradle to Gravewww.wicona.com
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Cradle to Cradle Certification
In 2017 WICONA system solutions were awarded the Bronze Cradle to Cradle (C2C) Certificate. Just two
years later, WICONA window, door and curtain wall solutions were awarded the Silver Cradle to Cradle
(C2C). This classifies our systems as high-value and future-oriented.www.wicona.com
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Matrice dei prodotti certificati C2C
Finestre Facciate Porte
WL65
WL75 WT50 WS65
WL75max WT60 WS75
Silver WL115 WT 50 EL WSL75 FD
WL75 TOP WT50 HI
WL75 VF WT EL evo
WL70 SG WT50 SG WS77 FP
WL90 SG
Bronzewww.wicona.com
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Esempi di prodotti certificati
Others
Packaging 3%
5%
Building
supplies &
Materials
Design & 38%
Furniture
35% Certified products
distribution per
main categories
Home and Fashion
Health
office supplies 6%
2%
11%www.wicona.com
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Che cosa è il Cradle to Cradle ?
Cradle to Cradle® (C2C) un approccio
alla progettazione di sistemi che
consiste nell'adattare alla natura i Il C2C si ispira ai processi della
modelli dell'industria, ovvero convertire natura, dove la materia nasce e
muore con un processo di rinascita
i processi produttivi assimilando i
infinito.
materiali usati a elementi naturali, che
devono quindi rigenerarsi. In natura, ogni parte ha un ruolo
L'industria deve preservare e per definito ed contribuisce ad
valorizzare gli ecosistemi e i alimentare le «generazioni future»
cicli biologici della natura, pur
mantenendo i cicli produttivi. Secondo i principi del C2C, i
prodotti sono costituiti da materiali
di composizione ben definiti e sono
facili da smontare. In questo modo
Sistema basato sull’ ECONOMIA si contribuisce alla creazione di
CIRCOLARE => sistema economico nuovi prodotti nella biosfera e nella
pensato per potersi rigenerare da solo tecnosfera.www.wicona.com
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Certificazione Cradle to Cradle
5 CATEGORIE 5 LIVELLI
Basic is not a level you
Composizione dei materiali BASIC can maintain, it can
only be used for
1 year so you can
‘show’ that you are
Utilizzo di materiali riciclabili BRONZE
working at a definitive
certificate
Energia rinnovabili e gestione
SILVER
delle emissioni di CO2
Gestione dell’acqua GOLD
Equità sociale PLATINIUMwww.wicona.com
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C2C – certification program
Il prodotto ottiene a livello
generale il livello più
basso ottenuto in ciascuna
categoria.www.wicona.com
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Certificazione Cradle to Cradle: analisi del prodotto
Esempio di una finestra
150+ componenti (profili esclusi)
50+ fornitori
Process Componentswww.wicona.com
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Poliammide riciclata – aiutamo a combattere i cambiamenti climatici
WICONA è l’unico fornitore al mondo ad installare tagli termici realizzati in poliammide riciclatawww.wicona.com
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INFINITE ALUMINIUM
BY WICONA
Thermal insulation strip made
from recycled polyamidewww.wicona.com
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C2C and LEED green building certification
Since 2014, those striving to
improve LEED certifications
will get credits for Materials
& Resources for disclosing
and optimizing where Cradle to Cradle in the LEED system
building materials are In the LEED system, a total of up to 2 points can be
sourced and purchased. achieved in Credit “Building Product Disclosure and
Optimization – Material Ingredients” through evidence of
Buildings having at least 20 the Cradle to Cradle certification of building products.
Cradle to Cradle
There is one point for evidence of ingredients used as a
Certified products can result of a Cradle to Cradle Basic Level or Cradle to Cradle
earn points, or a project Bronze certificate for a total of 20 building products from
must use "at least 25%, by five manufacturers.
cost, of the total value of A further point is awarded for the optimization of the
permanently installed ingredients used. The Cradle to Cradle v3
building products. Silver/Gold/Platinum certificates serve as evidence.
Overall, evidence must be provided for 25% of all materials
installed (on the basis of material costs).www.wicona.com
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EPD : quale è la attuale situazione ?www.wicona.com
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GBRS* and other use
• All GBRS use EPD as a source/base for
environmental data
• Whenever LCA considered in a label, EPD is
the source
• Sometimes simply used to build up trust in
product and company
*GBRS : Green Building Rating Systemwww.wicona.com
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Environmental label - Type III
• Basis for an EPD is the life cycle assessment, conducted in accordance with ISO
14040/44.
• ISO 14025 sets for the regulations on the principles and procedures for
environmental labels, which provide quantified environmental information over the
life cycle of a product.
• Allows comparisons to be made between products that serve the same function.
• EN 15804 specifies the basic rules for EPDs in the category of building products.
These fundamental product category rules ensure that all EPDs for construction
products, building activities, and construction processes are derived, depicted, and
verified in a uniform manner.
• EN 15804 stipulates the conditions for EPDs that are valid Europe-wide. Reference is
made to this standard from many EPD programs world wide.
EN 15804, 4-2012: Sustainability of construction works - Environmental product declarations - Core rules for the product
category of construction products
ISO 14025, 2006: Environmental labels and declarations -- Type III environmental declarations -- Principles and procedures
ISO 14040/44, 2006: Environmental management - Life cycle assessment - Principles and frameworkwww.wicona.com
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EPD resultswww.wicona.com
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GWP (potenziale riscaldamento globale)www.wicona.com
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ODP (potenziale di eliminazione dell‘ozono)
CFC-11 : triclorofluorometanowww.wicona.com
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AP (potenziale di acidificazione)www.wicona.com
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EP (eutrofizzazione)www.wicona.com
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POCP (potenziale di formazione fotochimica di ozono)www.wicona.com
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ADPE / ADPF (potenziale esaurimento delle risorse abiotiche)Le facciate continue
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Sezione orizzontale
Facciata a montanti e traversiwww.wicona.com
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• Facciate a cellule (o ad elementi)
Elementi completamente prefabbricati in
officina :
• Compresi
vetri, pannelli, apribili, staffe, lamiera e
modenature (brise-soleils, …)
• Posa in opera sospendendo le cellule
con delle staffe a forma di «uncino»
Indipendente dalle condizioni climatiche
Risparmio di tempo nella posa in operawww.wicona.com
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• Facciate a cellule (o ad elementi)
Principio della sovrapposizione come i coppiwww.wicona.com
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• Facciate a cellule
Sezione orizzontale29.01.2020 - 45 -
29.01.2020 - 46 -
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• Facciate a cellule
Tenuta del vetro con fermavetro esterno Tenuta del vetro con silicone strutturalewww.wicona.com
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• Facciate a cellule con silicone strutturale
Le facciate strutturali vengono generalmente divise
in 2 categorie :
- Su 4 lati – i pannelli in vetro non presentano
ritegni metallici lungo il perimetro
- Su 2 lati – i pannelli in vetro presentano ritegni
metallici lungo i due latiwww.wicona.com
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• Facciate a cellule
Elementi singoli, doppi, con reticoli interni, con apribili
Soluzione «custom» possibiliwww.wicona.com
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• Facciate a cellule
Regolazioni in altimetria
Fasi di montaggio :
1. Fissaggio delle staffe Regolazioni del filo esterno della
facciata
grazie ai tasselli
Staffa di supporto collegata alla strutturawww.wicona.com
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• Facciate a cellule
Fasi di montaggio :
2. Posa delle cellule (allineamento verticale + allineamento orizzontale)
Staffa di sollevamento
ed allineamento
Vite di regolazione in
altimetria e vite di
bloccaggiowww.wicona.com
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• Facciate a cellule
Fasi di montaggio :
3. Installazione delle guarnizioni di tenuta Aria-Acqua «Batman Gasket»www.wicona.com info@wicona.it
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• Facciate a cellule
Fasi di montaggio :
4. Allineamento delle cellulewww.wicona.com
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• Facciate a cellule
Fasi di montaggio :
5. Posa delle cellule (allineamento verticale
«1» + allineamento orizzontale «2»)www.wicona.com
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• Facciate a cellulewww.wicona.com
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• Facciate a cellulewww.wicona.com
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• Facciate a cellule
Necessaria una giunzione lineare e continua (stack-joint) fra cellule del piani contiguiProgetti «out of the borders» 29.01.2020 - 59 -
Greener Greater NYC
Un grande ruolo per proteggere
l’ambiente e rendere più vivibile a
lungo termine la città, lo giocano i
grandi edifici, per lo più i grattacieli
di Manhattan.
Dagli studi effettuati dal centro
ricerche urbano per l’innovazione
tecnologica, è emerso che circa il
50% di tutta l’energia prodotta negli
US è consumata per il
riscaldamento/condizionamento
degli edifici.
Inoltre, oltre il 50 % delle emissioni
di inquinanti (CO2) provengono
infatti dall’energia consumata per la
gestione e l’utilizzo degli edifici.
29.01.2020 - 60 -Greener Greater NYC
Gli areogrammi rappresentano i bisogni in termini di energia primaria
[KWh/m2/anno] negli edifici di grande altezza per :
• Ventilazione meccanica
• Riscaldamento
• Condizionamento
• Illuminazione
I consumi si riducono se le prestazioni dell’involucro aumento (senza
interventi sugli impianti) :
• Coefficiente di trasmittanza termica Ucw
• Fattore solare G
• Trasmissione luminosa Tl
* Una fonte di energia viene definita primaria quando è presente in natura e quindi non deriva dalla trasformazione di
nessun'altra forma di energia
** Fonte : Guide d'interactions energie_climat / Vol. 1 : Enveloppe
29.01.2020 - 61 -Progetti fuori dai nostri confini
In tutto il mondo, stiamo vivendo condizioni atmosferiche sempre più violente:
forti temporali con inusuali intensità di precipitazioni. Finestre, facciate e porte
devono essere in grado di resistere a tali sollecitazioni e mantenere la tenuta
all’acqua.
I laboratori di prova simulano condizioni estremamente avverse fino all’impatto
con gli uragani: forza 12 Gale, che corrisponde alle velocità di oltre 120
km/h, con precipitazioni superiori a 130 litri per metro quadrato/ora.
Resistere alle intemperie significa anche che gli elementi costruttivi conservino il
trattamento superficiale e l’integrità strutturale anche sotto variazioni termiche
estreme, dal potente sole estivo alle gelide tempeste invernali
Al fine di soddisfare questi requisiti, i nostri Sistemi sono progettati per rimanere
inalterati a temperature comprese tra -40° C e 120° C.
29.01.2020 - 62 -Progetti fuori dai nostri confini
La permeabilità all’aria della facciata dipende dall’altezza dell’edificio su cui è installata
vol/h]
Air leakage [vol
Tower height [m]
29.01.2020 - 63 -Progetti fuori dai nostri confini 29.01.2020 - 64 -
35W@15th Street
STATUS: Completato (2016)
DESTINAZIONE D’USO: Hotel
SISTEMA UTILIZZATO: Facciata a cellule con fissaggio dei vetri tramite silicone
strutturale ed inserimento di apribili a sporgere
SUPERFICIE DI FACCIATA : 5800 m2
ARCHITETTO : FX Collabortive
29.01.2020 - 65 -35W@15th Street 29.01.2020 - 66 -
35W@15th Street
Come evitare il rischio di infiltrazioni su di una facciata inclinata di 20° ?
• 3 guarmizioni di tenuta orizzontale
• Sistema di drenaggio a “cascata”
• Scivolo di drenaggio installato su ogni
cellula per indirizzare l’acqua verso
l’esterno
• Interruzione delle guarnizione vulcanizzata
in modo da realizzare l’equilibrio delle
pressioni
• Staffe di fissaggio con inclinazione
variabile
Sezione verticale
29.01.2020 - 67 -35W@15th Street
Facciate verticali
• Apribili a sporgere con sistema ad “anta
scomparsa” grazie alla tecnologia di
fissaggio del vetro con silicone strutturale
Facciate inclinate
• Integrazione di apribili a sporgere
da tetto motorizzati con sezioni
estremamente ridotte
29.01.2020 - 68 -35W@15th Street
Le facciate sono decorate con profili in allumino estruso fissati nella porzione esterna dei
montanti/traversi per non attraversare la barriera di tenuta aria-acqua e per ridurre i tempi necessari
all’installazione in cantiere.
29.01.2020 - 69 -35W@15th Street
Valori bassi di Ucw / evitare il rischio di condensa
29.01.2020 - 70 -35W@15th Street
Prototipo di facciata che riflette le numerose tipologie di facciata presenti nell’edificio
29.01.2020 - 71 -Virgin Hotel
STATUS: In corso di costruzione
DESTINAZIONE D’USO : Hotel
SCOPO DEL LAVORO : Ristrutturazione di un edificio degli anni 1920
SISTEMA UTILIZZATO : Facciata a cellule con fissaggio dei vetri tramite silicone
strutturale ed inserimento di apribili a pantografo
SUPERFICIE DI FACCIATA : 15 532 m2
ARCHITETTO: VOA Associate (Brian Mc Farland)
29.01.2020 - 72 -Virgin Hotel 29.01.2020 - 73 -
Virgin Hotel
Dimensioni delle cellule : 6 m H x 2,2 m L
Cellula d’angolo
29.01.2020 - 74 -Virgin Hotel
Come garantire l’assorbimento dei movimenti della struttura principale ?
Una guarnizione continua orizzontale in EPDM, fissata nel profilo ad
incastro «maschio», permette le dilatazioni/contrazioni
termiche, movimenti differenziali dovuti ai carichi
variabili, accorciamento dei pilastri e movimenti dovuti al sisma.
29.01.2020 - 75 -Virgin Hotel
Gli scivoli di drenaggio inferiore e superiore interrompono la guarnizione vulcanizzata esterna.
Lo scivolo di drenaggio è co-estruso e integrato nel telaio vulcanizzato in EPDM.
Questa soluzione innovativa migliora la tenuta all’acqua e le operazioni di installazioni.
29.01.2020 - 76 -Virgin Hotel 29.01.2020 - 77 -
Virgin Hotel
La facciata a cellule consente una prestazione in trasmissione laterale acustica superiore di 3dB
Esterno
Interno Interno
29.01.2020 - 78 -520W@28th Street
STATUS: Completato (2019)
DESTINAZIONE D’USO : Edificio residenziale
SISTEMA UTILIZZATO: Facciata Wicsky90 con moduli apribili
a pantografo
ARCHITETTO: ZAHA HADID
29.01.2020 - 79 -520W@28th Street 29.01.2020 - 80 -
520W@28th Street
Come gestire le connessioni fra i pannelli curvi ed i moduli di facciata ?
I supporti dei pannelli sono fissati su di un piatto
rettangolare in acciaio inox.
Il piatto attraversa la piastra in alluminio di barriera
alla pioggia battente per agganciarsi alla staffa di
connessione alla soletta.
Questo sistema permette di trasferire i carichi
(taglio e momento flettente) direttamente alla
soletta in CA senza trasmettere sforzi ai profili in
alluminio.
La tenuta dell’inserimento del piatto di trasferimento
del carico è garantita da un giunto in silicone
29.01.2020 - 81 -520W@28th Street
Il prototipo per i test di tenuta AAV è stato
realizzato con l’inserimento del piatto di
trasmissione del carico ma senza i pannelli
curvi.
E stata quindi simulata una condizione
severa perché il giunto in silicone è esposto
direttamente alla pioggia battente
29.01.2020 - 82 -520W@28th Street
Gli aspetti più complessi della progettazione degli apribili :
• Le dimensioni dei moduli apribili a pantografo 1560 mm x 3200 mm
• I 4 motori necessari alla movimentazione sono integrati nei profili di facciata
• Numerose difficoltà tecniche (posizione e numero di compassi, quantità e
potenza dei motori)
• Alcuni apribili sono a forma di trapezio
29.01.2020 - 83 -239@10th Avenue
STATUS: Completato (2018)
DESTINAZIONE D’USO : Edificio residenziale
SISTEMA UTILIZZATO : Facciata a cellule con fissaggio dei vetri tramite
silicone strutturale
SUPERFICIE DI FACCIATA : 2500 m2
ARCHITETTO: Peter Marino
29.01.2020 - 84 -239@10th Avenue 29.01.2020 - 85 -
239@10th Avenue
In moduli di facciata sono sfalsati fra di loro verticalmente :
Principali conseguenze :
• Percorso tortuoso per il drenaggio dell’acqua
• Allineamento difficile delle cellule sul piano orizzontale e verticale
29.01.2020 - 86 -239@10th Avenue
Principio di drenaggio
dell’acqua
Angolo
superiore
Angolo
inferiore
Asola di drenaggio del traversa
«Scivolo» di drenaggio realizzato
Asola di drenaggio
con un profilo in ABS installato nella
dell’acqua nel traverso
parte inferiore e superiore e nello
intermedio
spazio di dilatazione fra le cellule.
29.01.2020 - 87 -239@10th Avenue
Le staffe per il sollevamento non possono essere utilizzate per l’allineamento verticale/orizzontale
e per trasmettere la sollecitazione di taglio alla cellula superiore.
I profili dei traversi di tipo «maschio-femmina» ed un profilo
tubolare in acciaio permettono un corretto allineamento
29.01.2020 - 88 -239@10th Avenue
Un doppio vetro isolante a controllo solare è installato davanti al pannello isolato
I vetri a controllo solare assorbono più energia, il rischio di schock termico è più probabile
Le zone esposte direttamente alla radiazione solare dilatano e le zone non esposte contraggono.
Questo tensioni interne portano alla frattura della lastra in maniera spontanea ed improvvisa
29.01.2020 - 89 -239@10th Avenue
Una simulazione FEM ha permesso di simulare le condizioni climatiche più sfavorevoli, usando la
reale geometria della facciata e le reali conducibilità termiche dei materiali.
Il calcolo è stato effettuato secondo la normative francese DTU 39 (riconosciuta ed di utilizzo corrente
in tutto il mondo)
La massima tensione interna calcolata (47 Mpa) è inferiore alla tensione di rottura di un
vetro monolitico temperato (87 Mpa)
29.01.2020 - 90 -239@10th Avenue
Il montaggio dei moduli di facciata di grandi dimensioni in un cantiere con spazi limitati
29.01.2020 - 91 -239@10th Avenue 29.01.2020 - 92 -
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Database d’Architettura dei progetti realizzati…
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E PLAY STORE IN 4 LINGUEwww.wicona.com
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Il dettaglio dei progetti realizzati…
INFORMAZIONI E NOMI DEI
SOGGETTI COINVOLTI NELLE
REALIZZAZIONI
UNA BREVE DESCRIZIONE
TECNICA DEL CONCETTO E
DEI PRODOTTI INSTALLATI
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