La struttura in acciaio formato a freddo è un sistema costruttivo che trasforma sottili lamiere d’acciaio in elementi strutturali senza ricorrere al calore. In questo articolo analizzeremo il sistema da due punti di vista:
- Che cos’è una struttura in acciaio formato a freddo?
- Come si utilizza in edilizia?
Che cos’è una struttura in acciaio formato a freddo?
Le strutture in acciaio formato a freddo utilizzano sottili lamiere d’acciaio strutturale per realizzare montanti per pareti, travetti per solai, capriate per tetti e altri componenti di un sistema strutturale in acciaio.
Terminologia e denominazioni comuni
Nel settore, le strutture in acciaio formato a freddo sono indicate con diversi nomi, ciascuno dei quali si riferisce a una particolare caratteristica dell’acciaio. I termini più comuni sono:
- Acciaio formato a freddo (CFS)
- Acciaio a basso spessore
- Struttura in acciaio a basso spessore (LGS)
- Struttura con montanti in acciaio
Il termine «acciaio a basso spessore» sottolinea lo spessore ridotto del materiale. Per le strutture portanti si utilizzano spesso spessori corrispondenti a calibri da circa 20 a 10, mentre quelli più sottili sono destinati alle pareti non portanti.
Produzione degli elementi strutturali in acciaio formato a freddo (CFS)
La produzione di una struttura in acciaio formato a freddo parte dall’acciaio strutturale realizzato in grandi acciaierie e si conclude con elementi sottili sagomati e tagliati a misura. Ogni fase — produzione dell’acciaio, profilatura a rulli, rivestimento e controllo qualità — influisce sulla resistenza, sulla resistenza alla corrosione e sulla precisione di posa in cantiere.
Produzione dell’acciaio e profilatura a rulli
Il percorso dell’acciaio inizia in un forno, dove viene colato e trasformato in bramme. In seguito, il laminatoio le riduce in lamiere sottili e le avvolge in rotoli d’acciaio, destinati agli impianti di profilatura a rulli.
A differenza dell’acciaio laminato a caldo, lavorato ad alte temperature, l’acciaio formato a freddo viene prodotto a temperatura ambiente o prossima a essa. I produttori inseriscono ogni rotolo d’acciaio in una macchina avanzata per la profilatura a rulli. La macchina utilizza una serie di rulli per piegare progressivamente l’acciaio, poco alla volta, fino a ottenere la forma finale.
Una volta formato, l’elemento viene tagliato con precisione alla lunghezza desiderata da un sistema automatizzato che controlla la velocità, la punzonatura dei fori e l’etichettatura in base ai disegni del progetto.
Zincatura e rivestimento per la resistenza alla corrosione
La zincatura è un trattamento comune per proteggere l’acciaio formato a freddo dalla ruggine. Prima della profilatura a rulli, le acciaierie rivestono la lamiera con uno strato di zinco.
L’acciaio zincato protegge il metallo di base in due modi:
- Crea una barriera fisica contro l’umidità e l’aria.
- Offre una protezione sacrificale se la superficie si graffia.
I pesi di rivestimento comunemente utilizzati rispettano i codici edilizi e gli standard di settore per i sistemi di pareti interne ed esterne. Negli ambienti più aggressivi, i produttori possono applicare strati di zinco più spessi o rivestimenti speciali.
Poiché il rivestimento viene applicato prima della formatura, montanti e guide finiti sono protetti in modo uniforme su tutte le superfici.
Componenti e profili principali
Le strutture in acciaio formato a freddo utilizzano una serie di forme standardizzate che, insieme agli elementi di fissaggio, permettono di realizzare pareti, solai e tetti. Ogni profilo svolge una funzione specifica: dai componenti verticali di supporto ai controventi, ai collegamenti e agli elementi di connessione.
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Componente
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Forma del profilo
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Funzione principale
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Dettagli chiave di installazione
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Montanti a C
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Forma a C (anima, due ali, labbri di irrigidimento)
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Elementi verticali portanti principali nei sistemi di pareti.
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Installati a interassi regolari (ad es. 16 o 24 pollici) per pareti divisorie portanti e non portanti.
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Guide
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Forma a U
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Costituiscono le guide orizzontali superiori e inferiori della struttura della parete.
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Ancorate saldamente a pavimenti e soffitti per mantenere in posizione le estremità dei montanti verticali.
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Travetti per solai
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Forma a C
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Elementi orizzontali portanti dei sistemi di solaio.
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Sostengono il tavolato del solaio e trasferiscono i carichi alle pareti o alle travi principali.
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Profilo a cappello
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A forma di cappello (ala superiore con due gambe verticali)
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Per creare intercapedini nelle pareti, livellare superfici irregolari e ricavare vani per gli impianti.
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Utilizzato in genere per sostenere le finiture interne, come il cartongesso, o i rivestimenti esterni.
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Profilo a U
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Forma a U
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Funziona da elemento secondario di bloccaggio o controvento all’interno della struttura.
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Installato orizzontalmente tra montanti o travetti per controllarne la rotazione e aumentare la rigidità complessiva della parete.
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Canali laminati a freddo
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Profilo a C
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Realizza collegamenti tra gli elementi della struttura.
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Inseriti attraverso le aperture prepunzonate nelle anime di montanti e travetti, collegano il sistema e distribuiscono uniformemente i carichi.
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Vantaggi strutturali e prestazioni
Le strutture in acciaio formato a freddo offrono prestazioni strutturali elevate, peso ridotto e tolleranze precise. Resistono all’umidità, agli insetti e al fuoco e funzionano bene sia nelle pareti portanti sia in quelle non portanti.
Rapporto resistenza/peso e stabilità dimensionale
L’acciaio formato a freddo offre un elevato rapporto resistenza/peso perché la lavorazione a freddo aumenta il limite di snervamento nelle zone formate, grazie all’incrudimento. Le pieghe e i labbri dei componenti finiti fungono da irrigidimenti, contrastando flessione e instabilità.
Questi montanti d’acciaio sono abbastanza leggeri da poter essere sollevati e posizionati a mano, ma, se progettati correttamente, possono sostenere i carichi di edifici multipiano.
La stabilità dimensionale è un altro tratto distintivo: l’acciaio non si ritira, non si gonfia e non si deforma o torce al variare dell’umidità. Le tradizionali strutture in legno, invece, possono essere danneggiate da termiti e umidità.
Questa stabilità migliora le prestazioni strutturali nel tempo. Le pareti restano a piombo, diminuiscono le crepe nel cartongesso, le finiture rimangono allineate e le strutture si comportano meglio in caso di eventi naturali come terremoti e tornado.
Resistenza alla corrosione e sistemi resistenti al fuoco
La maggior parte degli elementi in acciaio formato a freddo è rivestita con zinco o zinco-alluminio. Questo rivestimento garantisce resistenza alla corrosione proteggendo l’acciaio di base dall’umidità e dall’aria.
Se la superficie si graffia, lo strato di zinco si corrode per primo e protegge l’acciaio sottostante. Questa caratteristica è importante nelle zone costiere, nei climi umidi e negli edifici con locali tecnici.
L’acciaio è inoltre incombustibile. Queste caratteristiche permettono di realizzare sistemi affidabili resistenti al fuoco. I progettisti possono abbinare la struttura in acciaio a lastre di gesso rivestito e isolanti certificati per soddisfare i requisiti specifici di resistenza al fuoco previsti dai codici edilizi.
Poiché il comportamento dell’acciaio alle alte temperature è ben studiato, gli ingegneri possono modellarne le prestazioni in caso d’incendio basandosi su dati noti. Questa prevedibilità favorisce una progettazione più sicura per edifici plurifamiliari, commerciali e istituzionali.
Carichi portanti e considerazioni progettuali
L’acciaio formato a freddo può essere utilizzato per realizzare solo le pareti interne (non portanti) oppure per sostenere il peso effettivo della struttura (portante).
Nelle strutture portanti, i montanti in acciaio fungono da scheletro dell’edificio. La loro funzione principale è trasferire in sicurezza il peso considerevole del tetto e dei solai direttamente alle fondazioni in calcestruzzo.
Dato il ridotto spessore dell’acciaio a basso spessore, gli ingegneri devono attenersi a standard come AISI S100 e a specifiche norme di progettazione per evitare che il metallo ceda sotto il peso dell’edificio.
Le applicazioni strutturali e non strutturali offrono grande versatilità e consentono di realizzare l’intera struttura di un edificio in acciaio formato a freddo.
Durata nel tempo e costi del ciclo di vita
Tutti i vantaggi e le caratteristiche esaminati in questo capitolo contribuiscono, direttamente o indirettamente, alla durata e alla riduzione dei costi delle strutture in acciaio formato a freddo.
Poiché le strutture in acciaio mantengono forma e resistenza per decenni, i proprietari spesso spendono meno per riparazioni dovute a movimenti, danni causati dall’umidità o infestazioni. La riciclabilità del materiale aggiunge inoltre valore al termine della vita utile dell’edificio e può ridurre i rifiuti e i costi di smaltimento.
Applicazioni nell’edilizia moderna
Edilizia residenziale e commerciale
Le strutture in acciaio formato a freddo svolgono un ruolo importante nell’edilizia residenziale. I costruttori utilizzano il CFS per pareti divisorie interne, pareti esterne, travetti per solai e capriate per tetti, sia nelle abitazioni unifamiliari sia in quelle plurifamiliari.
Nell’edilizia commerciale, le imprese utilizzano il CFS per uffici, negozi, scuole e strutture sanitarie. È adatto a:
- Pareti divisorie interne non portanti
- Pareti esterne portanti
- Sistemi strutturali per solai e tetti
La leggerezza riduce i carichi sulle fondazioni e, in alcuni progetti, può diminuire le sollecitazioni strutturali. Le squadre montano inoltre rapidamente i profili d’acciaio con utensili standard, riducendo i tempi di installazione nei progetti commerciali, dove una maggiore efficienza offre un vantaggio sulla concorrenza.
Edifici di media altezza e costruzioni modulari
Questo sistema è adatto anche a molti progetti di edifici di media altezza, in genere da 4 a 10 piani, come appartamenti, hotel e alloggi per studenti e personale. Il rapporto resistenza/peso del materiale permette di realizzare pareti più alte senza il peso di calcestruzzo o muratura, semplificando trasporto e sollevamento nei cantieri urbani con spazi limitati.
Nella costruzione modulare, i produttori realizzano moduli volumetrici in fabbrica utilizzando strutture in CFS. In seguito, li trasportano in cantiere per l’assemblaggio.
Gli impieghi più comuni dei progetti modulari in CFS includono:
- Unità abitative sovrapposte
- Camere d’albergo
- Dormitori e alloggi per lavoratori
Pannellizzazione, prefabbricazione e costruzione offsite
Le strutture in acciaio formato a freddo sono ideali per la pannellizzazione e la prefabbricazione. I produttori assemblano pannelli per pareti, moduli per solai e sezioni di copertura in uno stabilimento controllato, quindi consegnano questi componenti in cantiere per una rapida installazione.
I sistemi CFS a pannelli spesso includono:
| Componente | Impiego tipico |
|---|---|
| Pannelli per pareti | Pareti portanti e non portanti |
| Moduli per solai | Sistemi per solai multipiano |
| Capriate o pannelli di copertura | Strutture per coperture inclinate o piane |
Questo approccio riduce i tagli in cantiere e gli sprechi di materiale. Limita inoltre i ritardi dovuti alle condizioni meteorologiche, perché gran parte delle strutture viene realizzata al coperto.
Nella costruzione offsite, i team coordinano progettazione, ingegneria e produzione sin dalle prime fasi del progetto. I modelli digitali guidano le profilatrici, che producono montanti e guide con lunghezze precise. Questo processo garantisce risultati ripetibili nei grandi progetti in CFS, tra cui scuole, cliniche ed edifici a uso misto.
Standard di settore, sostenibilità e associazioni
Le strutture in acciaio formato a freddo rispettano rigorosi codici edilizi e standard di progettazione. Le associazioni di settore sostengono inoltre gli obiettivi di edilizia sostenibile e forniscono indicazioni tecniche a ingegneri, costruttori e responsabili dell’applicazione dei codici.
- Certificazioni di qualità e sicurezza: la produzione e la realizzazione di strutture CFS rispettano rigorosi standard internazionali. Tra queste figurano la certificazione ISO 9001 (gestione della qualità), la ISO 45001 (salute e sicurezza sul lavoro), le valutazioni ICC-ES per la conformità ai codici edilizi e le marcature europee CE e EN 1090.
- Quadri di sostenibilità: la responsabilità ambientale è formalizzata attraverso la certificazione ISO 14001 (gestione ambientale) e varie certificazioni di valutazione dei prodotti per l’edilizia sostenibile, che promuovono progettazione, produzione e pratiche di ciclo di vita rispettose dell’ambiente.
- Associazioni globali di settore: una rete mondiale di associazioni di categoria promuove la crescita del mercato CFS, sviluppa codici tecnici e offre formazione. Tra le principali organizzazioni figurano SFIA (Stati Uniti), MASFA (Mid-Atlantic, Stati Uniti), NASH (Australia e Nuova Zelanda) e SASFA (Africa meridionale).
Strutture in acciaio formato a freddo: una prospettiva promettente per l’edilizia
Le strutture in acciaio formato a freddo (CFS) stanno diventando sempre più diffuse nell’edilizia perché sono resistenti, leggere e rapide da installare: caratteristiche ideali per far fronte alla carenza di manodopera e alle scadenze ravvicinate di oggi.
La tecnologia alimenta questa crescita. Oggi i produttori utilizzano strumenti avanzati per realizzare elementi in acciaio di precisione, perfettamente compatibili con i progetti digitali degli edifici, riducendo gli errori e accelerando i lavori.
Il settore punta inoltre su:
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Migliori prestazioni antincendio e di sicurezza
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Materiali più resistenti
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Un maggior numero di pannelli prefabbricati
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Dati sulla sostenibilità più chiari
Grazie al forte sostegno del settore e ai continui miglioramenti, le strutture in acciaio formato a freddo sono ben posizionate per rispondere alle esigenze future dell’edilizia. Noi di Deepblue Smarthouse abbiamo il dovere di offrirvi le migliori soluzioni.
