Vetro, ultima frontiera: le travi vitree per architetture ambiziose sono realtà

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Si chiamano Travi Vitree Tensegrity (TVT) e rappresentano l’ultima frontiera nel campo della ingegneria strutturale italiana: travi di vetro strutturale per architetture ambiziose, utilizzabili anche in zona sismica, caratterizzate da elevate capacità portanti, grandi luci e dalla capacità di sostituire eventuali porzioni danneggiate senza eliminare l’intero manufatto.

Abbiamo parlato qualche tempo fa su queste pagine del brevetto legato alle TVT (leggi l’articolo)

A seguito del grande successo ottenuto dalle TVT all’ultimo Glasstec, il salone internazionale del vetro di Düsseldorf, lo scorso ottobre, abbiamo incontrato l’ideatore di questo brevetto, il prof. Maurizio Froli del dipartimento di Ingegneria dell’Energia, dei Sistemi, del Territorio e delle Costruzioni dell’Università di Pisa, presidente onorario e socio della start-up innovativa TVT srl.

Mauro Ferrarini. Professor Froli le travi in vetro esistono già da tempo, in cosa consiste la novità delle Travi Vitree Tensegrity?

Maurizio Froli. Le TVT vogliono essere la risposta ingegneristica alla richiesta di un’ideale smaterializzazione degli edifici proveniente in misura crescente dalla architettura contemporanea. L’idea alla base della creazione delle TVT è consistita nel passaggio da un concetto di travi formate da lastre monolitiche a un approccio diametralmente opposto. Il percorso di ricerca culminato nel brevetto delle TVT parte 10 anni fa, in occasione di un congresso organizzato all’Università di Pisa, a cui parteciparono esponenti di spicco nel campo della progettazione del vetro, nazionali e internazionali. Tramite alcuni finanziamenti pubblici, arrivai nel 2006 a definire il concetto di una nuova tecnologia per la realizzazione delle travi in vetro strutturale.

Mauro Ferrarini. In che modo?

Maurizio Froli. Fino a oggi, questo tipo di manufatti vengono assemblati tramite l’incollaggio in parallelo di una serie di lastre di vetro per sopperire alla fragilità del materiale. In questo modo le travi sono utilizzate per facciate continue e per elementi orizzontali come passerelle e solai. Il problema principale è rappresentato dal fatto che i quadri fessurativi che possono presentarsi, pur non compromettendo la sicurezza strutturale, richiedono la sostituzione integrale dell’oggetto, che si trasforma in un rifiuto speciale soggetto a particolari procedure onerose sia da un punto di vista burocratico che economico.

Come ho detto, l’idea alla base delle TVT è quello di pensare alle travi in vetro strutturale precompresso e acciaio non più come una struttura monolitica, ma di anticipare la fessurazione del vetro pilotandola a proprio piacimento. In altri termini, al posto di lastre tutte di un pezzo, la struttura vitrea è costituita da triangoli equilateri, ciascuno dei quali formato da due lastre accoppiate per stratificazione. Il primo prototipo, denominato TVT α, prevedeva triangoli con un lato di 33 cm che consentivano la realizzazione di travi con una luce di circa 2 metri.

Le prove sul prototipo hanno prodotto risultati confortanti, anche grazie al sistema di interfaccia monolaterale tra vetro e acciaio: vetro e acciaio possono scambiarsi compressioni ma non trazioni. Il vetro, che viene compresso nello spessore può sviluppare resistenze elevatissime che si avvicinano a 10.000 dN/cm². Le forze di trazione, invece, sono assorbite dall’acciaio. In definitiva è stata ottenuta una trave di vetro, materiale tipicamente fragile, con una forte duttilità di assieme.

Inoltre gli elementi in vetro che subiscono eventualmente fessurazioni accidentali possono essere facilmente sostituiti de-tensionando la struttura, effettuando la sostituzione e ricomprimendo nuovamente l’intero manufatto.

Mauro Ferrarini. E come si è evoluto il sistema?

Maurizio Froli. Proseguendo negli studi, la TVT è stata ulteriormente migliorata. Si è passati a luci di oltre 3 metri (prototipo TVT β) fino alle attuali travi da 12 metri (prototipo TVT γ), di sicuro interesse per il mercato delle costruzioni. Anche le successive prove sperimentali in laboratorio hanno dato risultati molto soddisfacenti.

Nel 2009 con la TVT β sono risultato primo classificato nel settore Ricerca del Premio Vespucci. Nel 2010 le TVT sono state inserite nell’Almanacco Winning Italy della eccellenza italiana curato dal Ministero degli Esteri e nel 2012 le TVT sono state selezionate dal Catalogo Christmust tra i 100 prodotti più innovativi del Made in Italy accanto a marchi come Ducati, Frau, Kartell etc.

Mauro Ferrarini. Con quali risorse avete potuto finanziare la ricerca delle TVT?

Maurizio Froli. Come dicevo poc’anzi, i finanziamenti sono stati reperiti con molta fatica attraverso la partecipazione a bandi pubblici, l’ultimo dei quali ottenuto come PRIN (Progetti di Ricerca di Interesse Nazionale) del Ministero della Ricerca e dell’Università. Nel frattempo, la nostra attività ha attirato l’interesse di alcune aziende che si sono offerte di sostenerci tramite una co-sponsorizzazione (esecuzione di lavorazioni particolari, fornitura dei materiali ecc.).

Mauro Ferrarini. E arriviamo al 2014 con la creazione della TVT srl …

Maurizio Froli. Esattamente. Quest’anno, a seguito dell’interesse ottenuto, è stato creato uno spin-off con le caratteristiche di start-up innovativa per la produzione, lo sviluppo e la commercializzazione di questo prodotto per l’architettura. Sempre quest’anno la TVT srl, di cui fanno parte, oltre al sottoscritto, anche lo Studio di Ingegneria INTRE di Lucca e la Vitarelli Vito spa, è stata premiata tra le prime tre migliori iniziative industriali della Regione Toscana nell’ambito della Start Cup Toscana, che valorizza le iniziative imprenditoriali ad elevato contenuto tecnologico provenienti dal mondo della ricerca.

Lo scorso ottobre una trave TVT da 12 metri è stata trasportata intera da Pisa a Düsseldorf e ritorno senza che subisse il minimo danno ed esposta al Glassteci, la principale manifestazione mondiale dedicata al settore del vetro, suscitando un unanime entusiasmo e attenzione da parte del mondo industriale e dei media tedeschi.

Oggi oltre al brevetto delle TVT γ (terza e ultima evoluzione del prototipo iniziale), abbiamo esteso la ricerca creando il sistema costruttivo SVT grazie al quale è possibile realizzare un numero grandissimo di solidi spaziali formati da triangoli di vetro strutturale compressi nel loro piano medio da tiranti di acciaio. Altre idee innovative sono già in cantiere. Oggi Il maggiore ostacolo che ci resta da superare in Patria è la nostra burocrazia miope, dispotica e caotica allo stesso tempo ma come sono riuscito a rendere duttile il vetro così non dispero di venire a capo anche di questo problema..

Le travi TVT partecipano al premio Gabriele Bacchiddu, uno dei premi speciali offerto dalla Fondazione Onlus Gabriele Bacchiddu che prevede il coinvolgimento degli utenti del web.
Sarà assegnato ad una delle prime 10 idee imprenditoriali selezionate tra quelle che riceveranno più “Mi Piace” sulla pagina facebook ufficiale del PNI 2014