Base di allevamento ecologico per bestiame Muguang di Shenyang: come un complesso di stalle per bovini in acciaio di 213.800 m² bilancia prefabbricazione, costo sul ciclo di vita, protezione antincendio e controllo della corrosione

Base di allevamento ecologico per bovini di Shenyang Muguang: come un complesso di stalle per bovini in acciaio di 213.800 m² bilancia

Prefabbricazione, costo del ciclo di vita, protezione antincendio e controllo della corrosione

Il valore industriale di questo progetto non risiede soltanto nella fornitura di una serie di stalle in acciaio, ma anche nell’integrazione, entro un unico ambito ingegneristico, della politica sugli edifici prefabbricati, dell’ambiente umido e corrosivo tipico degli edifici agricoli, dei carichi di vento e neve nelle regioni fredde, delle interfacce per impianti fotovoltaici sui tetti e degli appalti su larga scala. Per gli acquirenti esteri, l’insegnamento trasferibile non consiste nel copiare una particolare dimensione di sezione o un determinato preventivo, bensì nell’istituire una catena tracciabile di «base progettuale – qualità produttiva – trasporto e montaggio – accettazione delle prestazioni – responsabilità di esercizio e manutenzione».

I. Contesto normativo: la prefabbricazione e i materiali da costruzione ecocompatibili stanno entrando in una fase di «acquisizione, valutazione e tracciabilità».

Un “obbligo internazionale condiviso di edifici prefabbricati” non deve essere inteso come una percentuale obbligatoria uniforme a livello globale. Le economie differiscono negli obiettivi politici, nelle classificazioni edilizie, nei denominatori statistici e nell’applicazione delle norme. Ciò che può essere confrontato sono gli strumenti politici, non l’applicazione diretta della percentuale di un paese a un progetto in un altro paese.

Il XIV Piano quinquennale cinese per l’edilizia abitativa e lo sviluppo urbano-rurale ha riferito che gli edifici prefabbricati hanno rappresentato il 20,5% della superficie lorda degli edifici urbani di nuova costruzione nel 2020 ; entro il 2025, i pertinenti piani nazionali fissano un obiettivo del 30% della nuova costruzione urbana annuale . Questo è un obiettivo di sviluppo a livello macroeconomico; non significa che ogni impianto industriale, struttura per allevamento o progetto all’estero debba adottare la stessa metodologia relativa alla percentuale di prefabbricazione. Per quanto riguarda l’acquisizione di servizi ingegneristici, l’impatto più diretto deriva dalla politica sui materiali da costruzione ecologici: a partire da novembre 2022, il Ministero delle Finanze, il Ministero delle Costruzioni e dello Sviluppo Urbano-Rurale e il Ministero dell’Industria e delle Tecnologie dell’Informazione hanno esteso la politica governativa di appalto pubblico a favore dei materiali da costruzione ecologici a 48 città e distretti. Tale politica prevede la copertura totale dei progetti edilizi finanziati dal governo entro il 2025 e richiede che i requisiti relativi alle costruzioni ecologiche e ai materiali ecologici siano integrati nelle fasi di avvio del progetto, gara d’appalto, stipula dei contratti, supervisione dei lavori e accettazione finale.

A livello internazionale, dal novembre 2014 a Singapore è obbligatoria la costruzione prefabbricata volumetrica prefinizzata (PPVC) per determinati sviluppi residenziali non indipendenti su lotti venduti nell’ambito del programma Government Land Sales. Il suo quadro di costruibilità promuove la prefabbricazione attraverso soglie progettuali, sistemi di valutazione e opzioni DfMA, anziché stabilire una singola percentuale applicabile a tutti gli edifici. Il Construction Playbook del Regno Unito incorpora i metodi moderni di costruzione (MMC), approcci modulari alla progettazione e componenti standardizzati nelle linee guida per l’acquisizione e la realizzazione di opere pubbliche. Inoltre, precisa che i MMC devono essere valutati in base all’idoneità e ai risultati specifici del progetto, piuttosto che considerarli un obiettivo fine a se stesso.

II. Stato del settore: forte adattamento tecnico per impianti, strutture sportive e grattacieli – ma la «quota di mercato» richiede una base statistica definita

Le strutture in acciaio presentano una chiara idoneità tecnica per impianti industriali, magazzini, strutture sportive ed espositive e grattacieli supertall. Tuttavia, le statistiche pubbliche sono spesso classificate per superficie coperta, numero di progetti, consumo di acciaio o sistema strutturale, quindi i denominatori non sono coerenti.

• Impianti e magazzini: Le capriate a telaio, i telai in acciaio e le travature reticolari soddisfano i requisiti relativi a luci elevate, chiusura rapida, disposizione degli impianti e futura espansione. La loro «alta diffusione» è una valutazione del settore, non un dato ufficiale univoco. Ogni percentuale deve specificare il campione, la regione, l’anno e la categoria edilizia.

• Strutture polifunzionali: Le coperture a grande luce per stadi, centri espositivi e terminal aeroportuali ricorrono frequentemente a travature reticolari in acciaio, strutture spaziali, gusci reticolari o altre soluzioni tridimensionali, in base al peso proprio, alla luce e al controllo della forma — non semplicemente per massimizzare la quantità di acciaio impiegata. Le luci dei singoli progetti, i sistemi di copertura e le funzioni variano troppo ampiamente per essere sintetizzati in una singola percentuale.

• Grattacieli supertall: I sistemi compositi o ibridi acciaio-calcestruzzo vengono utilizzati più spesso per bilanciare rigidezza laterale, duttilità, velocità di costruzione e spazio fruibile. Un documento tecnico del CTBUH del 2015 sui grattacieli cinesi superalti prevedeva che circa il 90% degli edifici oltre i 250 m in Cina avrebbe impiegato sistemi ibridi acciaio-calcestruzzo entro il 2018. Si trattava di una previsione storica relativa a un campione specifico e non rappresenta la quota globale attuale.

I progressi nelle tecnologie fondamentali stanno inoltre modificando la logica degli approvvigionamenti. BIM e la progettazione parametrica consentono di coordinare griglie, elementi strutturali, collegamenti e interfacce impiantistiche già nelle fasi iniziali. La progettazione per la produzione e l’assemblaggio (DfMA) introduce nella fase di progettazione campate ripetitive, collegamenti standardizzati e sequenze di montaggio. Il taglio CNC, il posizionamento automatico e la saldatura automatizzata, la scansione 3D e la tracciabilità tramite codici QR migliorano la coerenza tra i lotti produttivi. I collegamenti bullonati smontabili e i passaporti dei materiali creano le condizioni necessarie per future modifiche, ampliamenti e riutilizzo dei componenti. L’Associazione Mondiale dell’Acciaio osserva che i sistemi d’acciaio modulari e i collegamenti smontabili possono supportare un’adattabilità e un riutilizzo rapidi, a condizione che siano tracciabili le proprietà dei materiali, le storie dei componenti e l’intera catena di qualità.

III. Dalla scala del progetto alle prestazioni ingegneristiche: quattro valutazioni tecniche provenienti dalla base di Muguang

1. Campate lunghe e unità ripetitive migliorano l’efficienza – ma amplificano anche il rischio legato ai lotti

I 35 capannoni standardizzati per bovini e i 2 capannoni di isolamento creano le condizioni per progettazione ripetibile, taglio in lotti e fabbricazione su linea di flusso. Le strutture in acciaio sono relativamente leggere e richiedono meno lavorazioni umide in cantiere, contribuendo ad accelerare i tempi di montaggio e di chiusura. Tuttavia un singolo errore di collegamento, uno scostamento nella posizione dei fori o un difetto di rivestimento non rilevato possono ripetersi su più edifici . La standardizzazione deve quindi significare qualcosa di più di "componenti identici"; deve includere anche i punti di congelamento del progetto, l'ispezione del primo esemplare, le regole di montaggio provvisorio, la codifica dei componenti, gli elenchi di imballaggio, i punti di controllo per il rilievo in cantiere e l'approvazione delle modifiche.

2. Nelle regioni fredde, la progettazione del tetto deve considerare neve, vento, ristagno d'acqua e fotovoltaico come un unico problema integrato

Il progetto è ubicato a Shenyang. Il progetto strutturale deve determinare i carichi da neve, i carichi del vento, le azioni sismiche e le combinazioni di carico conformemente alle norme vigenti al momento dell’approvazione del progetto e ai parametri meteorologici e sismici locali. Non è ammesso utilizzare valori basati sull’esperienza del fornitore o «parametri tipici della Cina nordorientale» come sostituti. La verifica strutturale deve pertanto includere il carico permanente dei moduli fotovoltaici e dei relativi supporti, i carichi per la manutenzione, il sollevamento causato dal vento, l’accumulo di neve, lo scarico idrico ostruito, le perforazioni del tetto e la separazione antincendio.

3. Il controllo della corrosione negli ambienti zootecnici deve iniziare con la classificazione ambientale – non semplicemente con «due mani di vernice anticorrosiva»

Umidità, ammoniaca, prodotti chimici per la pulizia e la disinfezione, condensa causata da differenze di temperatura e condizioni legate alla gestione del letame all’interno dei capannoni per bovini rendono le basi dei pilastri, le sovrapposizioni delle contropareti, i bordi dei bulloni, le saldature e i graffi zone prioritarie per la corrosione. La serie di norme ISO 12944 richiede che i sistemi di rivestimento protettivo siano scelti in base all’ambiente corrosivo, allo stato della superficie e alla durata desiderata.[8] I documenti di acquisto devono definire, al minimo, la base per la classificazione ambientale, il substrato e il rivestimento metallico, il grado di preparazione della superficie, il sistema di primer/intermedio/finitura, lo spessore obiettivo del film secco, la verniciatura a strisce sui bordi, le procedure di riparazione in cantiere, i metodi di ispezione e gli intervalli di riesame durante l’esercizio e la manutenzione.

4. La strategia antincendio deve seguire la zonizzazione funzionale – non applicare una sola soluzione di resistenza al fuoco a tutti gli edifici

I carichi di incendio e le condizioni di evacuazione per persone e bestiame variano tra stalle per bovini, stalle di isolamento, aree per la lavorazione o lo stoccaggio dei mangimi, locali elettrici e zone degli inverter fotovoltaici. Poiché l’acciaio perde resistenza e rigidezza a temperature elevate, la progettazione antincendio deve basarsi sull’uso dell’edificio, sulla classificazione di resistenza al fuoco, sull’importanza strutturale e sui requisiti delle autorità competenti, integrando protezione antincendio degli elementi strutturali, compartimentazione, distanze di separazione antincendio, rilevamento, soppressione automatica, estrazione del fumo e isolamento dell’alimentazione di emergenza. Nei casi in cui la lavorazione dei mangimi comporti polveri infiammabili, devono essere identificati anche i rischi di incendio ed esplosione da polvere. Lo spessore richiesto dei rivestimenti intumescenti o di altri sistemi protettivi antincendio deve essere determinato in base al fattore di sezione, al periodo di resistenza al fuoco richiesto e a un sistema prodotto validato.

IV. Tre criticità del settore: integrare costo, standardizzazione, protezione antincendio e controllo della corrosione nelle decisioni di approvvigionamento

Punto critico 1: Sostituire il costo del ciclo di vita con un prezzo per tonnellata o metro quadrato

Il prezzo unitario è la cifra più facile da confrontare nell’acquisto di strutture in acciaio e, al contempo, il modo più semplice per trascurare i confini del campo di applicazione. I preventivi possono includere o escludere i dettagli dei collegamenti, le piastrine di collegamento, i bulloni ad alta resistenza, il sistema di rivestimento, il rivestimento esterno, i supporti per il carico, il trasporto marittimo, il sollevamento in cantiere, le ispezioni, le tasse e i servizi tecnici. Il preventivo più basso è confrontabile soltanto quando la base progettuale, i tipi di materiale, il sistema di rivestimento, l’ambito di consegna e i criteri di accettazione sono identici. Per un progetto multiplo, come la Base Muguang, un approccio più razionale consiste nel suddividere i costi in struttura, involucro, interfacce impiantistiche (MEP), trasporto e montaggio, documentazione qualitativa e gestione operativa e manutentiva (O&M), per poi controllare le variazioni successive alla definitiva approvazione del progetto.

Punto critico 2: Standardizzazione insufficiente – oppure eccessiva

Una standardizzazione insufficiente porta a un numero eccessivo di dimensioni dei componenti, a ripetuti progetti di collegamento, a frequenti cambiamenti degli utensili e a una gestione difficoltosa dei ricambi. Una standardizzazione eccessiva può trascurare l'orientamento del capannone, la ventilazione, le attrezzature, la deriva locale della neve, i giunti di movimento e l'espansione futura. Si raccomanda un approccio "piattaforma + varianti": standardizzare i moduli di griglia, le famiglie di componenti principali, le interfacce di collegamento e i dettagli dell'involucro, mantenendo al contempo regolazioni parametriche per le differenze funzionali e ambientali.

Punto critico 3: I requisiti relativi all'incendio e alla corrosione vengono spesso definiti solo alla fine del contratto, rendendo impossibile verificarne le prestazioni

Se un contratto afferma semplicemente «rispettare le norme nazionali» senza specificare le edizioni applicabili, le categorie ambientali, gli obiettivi di resistenza al fuoco, le frequenze di ispezione e i confini di responsabilità, i produttori, i subappaltatori per la verniciatura e gli installatori interpreteranno tale requisito in modo diverso. I progetti all’estero comportano inoltre l’applicazione di normative locali, allegati nazionali, certificazioni di terze parti e approvazioni da parte delle autorità competenti. Le clausole relative alle prestazioni devono essere tradotte in documenti presentabili: calcoli, certificati dei materiali, WPS/PQR, qualifiche dei saldatori, piani di NDT, schede tecniche delle vernici, registri di ispezione, programmi di tracciabilità dei componenti, manuali di installazione e piani di manutenzione.

V. Otto elementi per la richiesta di offerta (RFQ) e la valutazione delle offerte rivolti agli ingegneri e ai responsabili degli acquisti per progetti all’estero

• Documenti alla base del progetto: ubicazione del progetto, destinazione d’uso, vita utile prevista, categoria di importanza, norme e relative edizioni adottate, allegati nazionali, parametri relativi a vento/neve/sismicità, azioni termiche, carichi sospesi e carichi fotovoltaici.

• Ambito strutturale e interfacce: griglia, campate, interasse dei pilastri, altezza del colmo, pendenza del tetto, giunti di movimento, reazioni delle fondazioni, aperture per impianti MECCANICI/ELETTRICI/IDRAULICI, carichi degli impianti, interfacce dell'involucro e interfacce per lo smaltimento delle acque.

• Materiali e tracciabilità: qualità dell'acciaio, requisiti di tenacità all'impatto, certificati dei materiali, tracciabilità del numero di fonderia, qualità dei fissaggi e processo di approvazione per le sostituzioni.

• Saldatura e ispezione: Procedure di saldatura (WPS) e qualifiche di procedura (PQR), qualifiche dei saldatori, livelli di qualità dei cordoni di saldatura, metodi di controllo non distruttivo (NDT) e percentuali di campionamento, tolleranze dimensionali e requisiti per il primo esemplare o l'assemblaggio di prova.

• Sistema di protezione contro la corrosione: classificazione ambientale, preparazione della superficie, sistema di rivestimento (pittura o zincatura), spessore del film secco, rinforzo dei bordi, materiali per riparazioni, ispezioni e intervalli di manutenzione.

• Protezione antincendio e sicurezza: zoning dell'edificio, periodo richiesto di resistenza al fuoco, sistema di protezione, interfacce per la lotta antincendio e il controllo del fumo, isolamento dei moduli fotovoltaici (PV), rischi di polvere combustibile e percorsi di emergenza.

• Imballaggio, trasporto e montaggio: identificazione dei componenti, sequenza di imballaggio, rastrelliere dedicate, dimensioni per il trasporto, stoccaggio in cantiere, sequenza di sollevamento, controventatura temporanea e tolleranze di montaggio.

• Documenti di consegna e responsabilità: calcoli, disegni di fabbrica, rapporti sui materiali e sulle ispezioni, modello/disegni "as-built", manuali di installazione, ricambi, ambito della garanzia e termini entro i quali rettificare i difetti.

Conclusione: Trasformare la "costruzione rapida" in "affidabilità a lungo termine"

La struttura in acciaio prefabbricata presso la Base di allevamento ecologico Shenyang Muguang dimostra come gli edifici agricoli possano integrare più costruzioni, unità ripetitive e impianti per la protezione ambientale. Tuttavia, la prefabbricazione non implica automaticamente costi ridotti, basse emissioni di carbonio o elevata durabilità. Il vantaggio di programma diventa un valore patrimoniale a lungo termine solo quando la standardizzazione elimina le varianti inefficaci, la produzione digitale riduce gli errori, i requisiti antincendio e anticorrosione diventano criteri di accettazione verificabili, le interfacce FV e MEP sono coordinate in fase di progettazione e le responsabilità manutentive sono inserite nel contratto.

Per gli ingegneri tecnici, il primo compito è stabilire una base progettuale accurata e una zonizzazione funzionale. Per i responsabili degli acquisti e della supply chain, l’obiettivo chiave è far sì che fornitori diversi presentino offerte entro lo stesso confine tecnico. Per i decisori aziendali, la valutazione deve andare oltre il prezzo d’acquisto iniziale includendo certezza del cronoprogramma, rischio qualitativo, interruzioni operative, frequenza di riparazioni ed espansione futura. Questa è la lezione più trasferibile del progetto Muguang per capannoni in acciaio, fabbriche, strutture per allevamenti e altri progetti industriali.

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Sistema di riferimento delle norme tecniche

GB 55006-2021 Norma generale per le strutture in acciaio

GB 50009-2012 "Norma sui carichi per le strutture edilizie"

GB 50011-2010 "Norma sulla progettazione antisismica degli edifici"

GB 50755-2012 "Norma sulla costruzione di strutture in acciaio"

GB 50661-2011 "Norma sulla saldatura di strutture in acciaio"

GB 51249-2017 "Norma tecnica sulla protezione antincendio delle strutture in acciaio negli edifici"

GB 14907-2018 "Rivestimenti ignifughi per strutture in acciaio"