1. I metalli

2. Introduzione Con il termine metalli si indicano una varietà di materiali e prodotti ampiamente impiegati in Architettura. Tali materiali (meno antichi di altri - quali la pietra, il legno e la terra - in quanto “scoperti con i primi studi sui materiali) hanno subito una notevole evoluzione nel corso della storia sia dal punto di vista della loro composizione (vedi le leghe) sia dal punto di vista funzionale; da semplici elementi di raccordo (i giunti tra gli elementi lapidei e lignei), a scheletri portanti sempre più sofisticati (classe esigenziale sicurezza), a superfici di rivestimento connotanti nei modi più diversi i caratteri identificativi dell’architettura contemporanea (classe esigenziale aspetto), a strati funzionali attivi nelle ricerche più recenti sui materiali smart (classe esigenziale benessere).

3. I prodotti metallici di maggiore uso sono quelli che derivano dalla tecnica siderurgica come il ferro dolce, l’acciaio e la ghisa, utilizzati per le loro caratteristiche di restistenza anche nelle piccole dimensioni (elementi di collegamento e strutture portanti). Il rame, il piombo, lo stagno e lo zinco sono metalli non ferrosi usati soprattutto nei rivestimenti, nelle opere impiantistiche e nelle finiture. Per le decorazioni si impiegano anche metalli preziosi come l’oro e l’argento, ridotti in fogli sottilissimi e fatti aderire alla pietra, al legno o agli stucchi. Introduzione

4. Ruote in Ghisa, Acciaieria del XIX, Germania Tetto dorato, Palazzo Secessione, Vienna, 1897

6. Metalli ferrosi e leghe Metallo: ferro Leghe a base di ferro: - ghisa (quantità di carbonio maggiore o uguale al 2%) - acciaio (quantità di carbonio minore del 2%) - acciaio resistente agli agenti atmosferici (quantità minime di rame e cromo) - acciaio legato (quantità minime di nickel, cromo, vanadio, wolframio)

7. Metalli non ferrosi e leghe Metalli: titanio, alluminio, zinco , stagno, piombo, rame , argento, oro Leghe a base di zinco: - zinco-titanio (quantità minime di titanio, rame e altri metalli) Leghe a base di rame: - bronzo (rame 80-90%, stagno 10-20%) - ottone (rame 65%, zinco 35%)

8. I materiali ferrosi Oggi, il ferro e le sue leghe (soprattutto l’acciaio) hanno un impiego talmente vasto che i loro impianti di produzione caratterizzano intere città. Il ferro è il metallo più usato al mondo. Il ferro grezzo contiene circa il 4% di carbonio ed è un materiale fragile che si ossida rapidamente, per cui raramente viene impiegato allo stato naturale. Le proprietà del ferro migliorano se si riduce la quantità di carbonio, e per questo che viene lavorato (anche per produrre leghe). Con una % di carbonio uguale o superiore a 2 si ottiene la ghisa (utilizzata in edilizia per giunzioni, ancoraggi e canalizzazioni), con una % inferiore a 2 si ottiene l’acciaio colato. Attualmente esistono circa 2000 varietà di acciaio (a seconda della quantità di carbonio e degli altri minerali) a cui se ne aggiungono sempre di nuove.

9. I materiali ferrosi I procedimenti per ottenere l’acciaio ossia, principalmente, per ridurre il carbonio nel ferro grezzo si sono evoluti nel corso della storia, dalla affinazione al convertitore (processo Thomas), a quella su suola (processo Siemens-Martin), al processo di produzione elettrico. Lo sviluppo delle leghe di acciaio è sempre attivo (impiegate nelle industrie automobilistica ed edilizia). Gli acciai resistenti alla corrosione (tranne che a quella dovuta al mare o ad altra umidità salina) sono denominati acciai legati; presentano uno strato protettivo passivo e possono essere spazzolati, molati, trattati con acidi o sabbiati.

10. I materiali non ferrosi I materiali non ferrosi più utilizzati in edilizia sono : l’alluminio, il piombo, lo zinco, il rame e le leghe. L’alluminio è stato scoperto solo nel XIX secolo con metodi di estrazione molto costosi. L’alluminio è facilmente deformabile e lavorabile, ha un basso peso specifico (circa il 33% del ferro e dell’acciaio), viene perciò impiegato principalmente quando è necessario realizzare elementi leggeri. L’alluminio viene attaccato dalle sostanze basiche e si corrode superficialmente all’aria, formando uno strato protettivo che lo rende duraturo (la durabilità può essere incrementata con i processi di anodizzazione). In edilizia l’impiego dell’alluminio è ampissimo, dai profili estrusi per gli infissi, alle lamiere per facciate e coperture, agli elementi per illuminazione, agli strati isolanti per l’acustica ed altro.

11. I materiali non ferrosi Il piombo, a differenza dell’alluminio, è un metallo dal peso specifico elevato con una elevata lavorabilità e una ridotta resistenza a trazione ed una facile attaccabilità da acidi forti, malta e calcestruzzo. Come l’alluminio, a contatto con l’aria forma una patina di ossido che lo rende duraturo. La produzione di piombo è (oltre che energivora come per gli altri metalli) tossica (si producono polveri dannose per la salute umana, da mandare in discarica). Il piombo si usa prevalentemente per rivestimenti di copertura e di facciata, protezione delle condutture elettriche, schermo per le radiazioni. Lo zinco viene usato in edilizia prevalentemente in lega con il titanio (zinco-titanio). A contatto con l’aria crea una patina protettiva simile a quella del piombo, viene perciò impiegato per rivestimenti (anche a protezione di altri metalli quali l’acciaio) e canalizzazioni.

12. Rivestimento in lamiera di piombo, Auditorium Parco della Musica, Roma, R. Piano, 2002 Rivestimento in lamiera di zinco-titanio, Museo di Bilbao, Frank Ghery, 1997 Rivestimento in nastri di lamiera di rame, Torre, Basilea, J. Herzog & P. De Meuron, 1999

13. I materiali non ferrosi Il rame è un metallo di facile lavorabilità con un’ottima capacità di trasmissione del calore e della corrente elettrica (usato negli impianti elettrici). Il rame è molto resistente agli attacchi degli altri materiali (come calce e cemento) e, a contatto con l’aria forma uno strato verde denso (sali di rame). Tale patina si forma in circa 8 anni e vira dal rosso, al marrone, al grigio al verde. La patina si può ottenere più velocemente con processi artificiali e non deve essere confusa con il verderame che si forma con gli acidi ed è tossico. Il rame si usa per rivestimenti di facciata e di copertura, per tubazioni e canalizzazioni. Le leghe più usate ottenute con il rame sono il bronzo (rame e stagno o rame e alluminio/bronzo alluminio) e l’ottone (rame e zinco).

14. Facciata in bronzo e vetro, Seagram building, New York, M.van der Rohe, 1958 Tessuto di ottone, Sinagoga dio Dresda, W.H.Lorch + Hirsch, 2001

15. I metalli nella storia dell’architettura I primi impieghi dei metalli in edilizia risalgono ai periodi greco e romano e non riguardano gli elementi costruttivi ma gli attrezzi per costruire - sono pinze in ferro o bronzo per maneggiare le pietre. I primi impieghi dei metalli nelle costruzioni risalgono al XIX secolo, quando si cominciò a realizzare strutture portanti verticali in ghisa (biblioteca di St. Genevève di H. Labrouste, Parigi, 1850). L’impiego dell ferro a vista venne accettato inizialmente solo per grandi strutture (ponti e stazioni) ed edifici industriali. Grazie alle sue prestazioni ed alla facilità di montaggio (a secco), la ghisa venne impiegata per edifici destinati alle grandi esposizioni (Crystal Palace di J. Paxton, Londra, 1851; Tour Eiffel, di G. Eiffel, Parigi, 1889). Dal 1856, fu possibile ottenere acciaio liquido in gran quantità e con processi meno dispendiosi; l’uso del materiale si diffuse a macchia d’olio.

16. biblioteca di St. Geneviève di H. Labrouste, Parigi, 1850

17. Crystal Palace di J. Paxton, Londra, 1851

18. Museo (ex gare) D’Orsay, Parigi. Palm House, Londra, 1844

19. Le prestazioni dell’acciaio e lo sviluppo economico dei paesi americani portarono alla nascita del grattacielo, che si diffuse rapidamente, dai primi edifici di Chicago e New York di 10-15 piani (1890), all’Empire State Building di 103 piani (1931, è ancora oggi uno degli edifici più alti del mondo). L’acciaio si diffonde dunque come materiale costituente gli scheletri portanti e, dal momento che è fortemente legato all’uso del vetro, si identifica prevalentemente anche come l’ossatura di organismi edilizi trasparenti. I metalli nella storia dell’architettura

22. Oggi, in edilizia si fa un uso smisurato dell’acciaio, dalle strutture portanti integralmente in acciaio, alle armature per il calcestruzzo, ai rivestimenti degli involucri edilizi. L’acciaio ha ampliato “il suo modo di manifestarsi in architettura”: oggi, definisce non solo le ossature degli edifici ma anche la loro pelle (pertanto non è più soltanto il materiale degli edifici trasparenti ma definisce soluzioni opache e semiopache). Il materiale ha assunto nuovi ruoli e ne assume sempre di nuovi, da quello eminentemente strutturale, a quello di finitura, a quello di strato funzionale intermedio I metalli nell’architettura contemporanea

23. Auditorium, Brandeburgo, R. Becker, 2006

24. Stazione, Kiel, Groesser Kreienbaum Arkitekten, 2006

25. Biblioteca, Galway, M. O Laoire Architects, 2003

26. Concert Hall, Los Angeles, F. O. Ghery, 2003

27. Kunstmuseum, Linz, Weber Hofer Partner AG, 2003

28. Edificio “Les Bons Enfants”, Parigi, 2005, F. Soler, F. Druot & M. Desvigne

29. Centro culturale, Lille, 2004, Nox/Lars Spruybroek

30. Elektro Graf, Dornbirn, 2003, Baumschlager-Eberie Ziviltechniker GmbH

31. Sudwestmetall, Heilbron, 2004, D. Dreiner Architekt

32. Tivoli Concert Hall, Copenhagen, 2005, 3XN Architects