Sono stati utilizzati fin dai tempi antichi, con i primi esempi trovati nelle piramidi egiziane e negli ziggurat mesopotamici. Nel corso dei secoli, la progettazione delle scale si è evoluta per incorporare vari materiali, stili e tecniche di costruzione, riflettendo le preferenze culturali, funzionali ed estetiche delle diverse società. Oggi le scale non sono solo una necessità pratica ma anche un'opportunità per architetti e designer di creare strutture innovative e di grande impatto visivo. La progettazione e la costruzione delle scale coinvolgono diversi fattori, tra cui il tipo di scala, i materiali utilizzati, le norme di sicurezza e i requisiti di accessibilità. Di conseguenza, comprendere i vari componenti e la terminologia associata alle scale è fondamentale per i professionisti nel campo dell’architettura, dell’ingegneria e dell’edilizia (Ching, F., 2007).

Tipi di scale

Le scale possono essere classificate in vari tipi in base al design, ai materiali e alla funzionalità. Le scale dritte sono la tipologia più comune, caratterizzate da un'unica rampa lineare senza cambio di direzione. Le scale a forma di L, note anche come scale a quarto di giro, hanno una svolta di 90 gradi, tipicamente in corrispondenza di un pianerottolo. Le scale a forma di U, o scale a mezzo giro, sono costituite da due rampe parallele collegate da un pianerottolo, che formano una svolta di 180 gradi. Le scale a chiocciola sono caratterizzate da un design compatto ed elicoidale, spesso utilizzate in spazi ristretti o come scala secondaria. Le scale circolari sono simili alle scale a chiocciola ma hanno un raggio maggiore e una curva più graduale. Le scale a rampa sono una variante delle scale a L o a U, dove la svolta si ottiene attraverso una serie di gradini affusolati anziché un pianerottolo. Infine, le scale biforcate, comunemente presenti nei grandi progetti architettonici, presentano una rampa centrale che si divide in due rampe simmetriche in corrispondenza di un pianerottolo. Ogni tipologia di scala offre vantaggi estetici e funzionali unici, a seconda delle esigenze specifiche di progettazione e utilizzo di un edificio.

Componenti e terminologia

Le scale sono un elemento architettonico essenziale negli edifici a più livelli, poiché forniscono la circolazione verticale e l'accesso tra i piani. I componenti principali delle scale includono gradini, alzate, profili e traverse. I gradini sono le superfici orizzontali su cui gli individui calpestano, mentre le alzate sono le superfici verticali che collegano i gradini consecutivi. I profili si riferiscono al bordo sporgente dei gradini, che spesso migliorano la sicurezza e l'estetica. I cosciali sono gli elementi strutturali di sostegno dei gradini e delle alzate, che corrono lungo i lati della scala.

Oltre a questi componenti di base, le scale possono essere dotate anche di balaustre, corrimano e pianerottoli. Le balaustre sono le barriere protettive lungo i lati aperti di una scala, costituite da una serie di colonnine (montanti verticali) e un binario superiore. I corrimano forniscono supporto e stabilità agli utenti, generalmente montati su balaustre o pareti. I pianerottoli sono le piattaforme di livello che si trovano nella parte superiore, inferiore o intermedia di una scala, consentendo cambi di direzione o fornendo un'area di riposo. Comprendere questi termini è fondamentale per un'efficace progettazione, costruzione e manutenzione delle scale, garantendo la sicurezza e il rispetto delle normative edilizie (Ching, F., 2014. Building Construction Illustrated. John Wiley & Sons).

Progettazione e costruzione di scale

La progettazione e la costruzione delle scale implicano diverse considerazioni e processi chiave per garantire funzionalità, sicurezza ed estetica. Innanzitutto è necessario determinare lo scopo e la posizione delle scale, poiché ciò influenzerà la scelta dei materiali, dello stile e delle dimensioni. La selezione dei materiali dovrebbe considerare fattori quali la durabilità, la manutenzione e l’impatto ambientale. Ad esempio, legno, cemento e acciaio sono scelte comuni, ciascuna con i suoi vantaggi e svantaggi (Chudley & Greeno, 2010).

Il processo di progettazione prevede il calcolo delle dimensioni appropriate per la scala, compresa l'alzata, la corsa e la larghezza dei gradini, nonché l'altezza e la lunghezza dei corrimano. Questi calcoli devono aderire ai regolamenti edilizi e alle linee guida sull’accessibilità per garantire sicurezza e inclusività (British Standards Institution, 2010). Inoltre, è necessario valutare l’integrità strutturale della scala, tenendo conto di fattori quali la capacità portante e la stabilità.

Nella fase di costruzione, misurazioni precise e una fabbricazione accurata dei componenti sono fondamentali per garantire una scala ben adattata e strutturalmente solida. Una corretta installazione della scala, compresi collegamenti sicuri alla struttura circostante e finiture adeguate, è essenziale per la durabilità e la sicurezza a lungo termine (Chudley & Greeno, 2010).

Materiali per scale

La costruzione delle scale prevede l'uso di vari materiali, ognuno dei quali offre vantaggi e pregio estetico unici. I materiali tradizionali includono il legno, ampiamente utilizzato per la sua versatilità, calore e bellezza naturale. I legni duri come quercia, acero e noce sono scelte popolari per la loro durabilità e le ricche variazioni di colore. I legni teneri come il pino e l'abete rosso sono opzioni più convenienti ma potrebbero richiedere una manutenzione aggiuntiva a causa della loro suscettibilità all'usura e ai danni.

Il calcestruzzo è un altro materiale comune per la costruzione di scale, in particolare in ambienti commerciali e industriali. La sua resistenza e durata lo rendono adatto per aree ad alto traffico e applicazioni esterne. Le scale prefabbricate in cemento possono essere prodotte fuori sede e installate rapidamente, riducendo tempi e costi di costruzione.

Le scale in metallo, tipicamente realizzate in acciaio o alluminio, sono preferite per la loro estetica moderna, robustezza e resistenza alla corrosione. Sono spesso utilizzati nell'architettura contemporanea e possono essere combinati con altri materiali come il vetro o il legno per un design unico.

La pietra naturale, come marmo, granito o pietra calcarea, è un'opzione lussuosa per la costruzione di scale, offrendo eleganza e fascino senza tempo. Le scale in pietra sono durevoli e possono sopportare un traffico pedonale intenso, ma la loro installazione e manutenzione possono essere più complesse e costose rispetto ad altri materiali (Friedman, 2010).

Negli ultimi anni, materiali sostenibili come il bambù e il legno di recupero hanno guadagnato popolarità nella costruzione di scale, poiché contribuiscono a ridurre l’impatto ambientale dei progetti di costruzione (Ching & Adams, 2014).

Sicurezza delle scale e regolamenti edilizi

Le considerazioni sulla sicurezza e le normative edilizie svolgono un ruolo cruciale nella progettazione e costruzione delle scale per garantire il benessere degli utenti e il rispetto degli standard internazionali. Uno degli aspetti primari della sicurezza è il dimensionamento appropriato dei componenti della scala, come alzate, pedate e pedate, per fornire comfort e prevenire incidenti (BSI, 2010). Anche corrimano e balaustre sono essenziali per sostenere gli utenti e prevenire le cadute, con requisiti specifici di altezza e spaziatura delineati nei regolamenti edilizi (ICC, 2018).

Oltre ai requisiti dimensionali, le scale devono rispettare le norme di sicurezza antincendio, che possono includere l'uso di materiali resistenti al fuoco e l'incorporazione di porte o recinzioni tagliafuoco (NFPA, 2019). Inoltre, per accogliere le persone con disabilità sono necessari principi di accessibilità e progettazione inclusiva, come la fornitura di rampe o ascensori (ADA, 2010). Infine, la manutenzione e la riparazione regolari dei componenti delle scale sono fondamentali per garantire la loro continua sicurezza e conformità alle normative edilizie (RICS, 2017).

Scale in architettura e storia

Le scale hanno svolto un ruolo cruciale nell'architettura nel corso della storia, servendo sia a scopi funzionali che estetici. Funzionalmente, forniscono la circolazione verticale all'interno degli edifici, collegando diversi livelli e spazi. Esteticamente, le scale sono state utilizzate come elemento di design per creare un senso di grandiosità, eleganza e drammaticità in vari stili architettonici. Storicamente, le scale si sono evolute da semplici scale e rampe nelle antiche civiltà a progetti più complessi e decorati nei periodi successivi. Ad esempio, le grandi scalinate dei periodi rinascimentale e barocco mettevano in mostra la ricchezza e il potere dei loro mecenati, mentre il design minimalista ed elegante delle scale moderne riflette le tendenze architettoniche contemporanee. Inoltre, le scale sono state utilizzate anche simbolicamente in contesti religiosi e culturali, come gli antichi ziggurat della Mesopotamia e le scale sacre nei templi indù e buddisti. In sintesi, le scale sono state parte integrante della progettazione architettonica nel corso della storia, fungendo sia da elementi funzionali che da espressioni artistiche delle società che le hanno create (Rybczynski, 2001; Curl & Wilson, 2015).

Misurazione e calcolo delle scale

Le misurazioni e i calcoli delle scale sono aspetti cruciali della progettazione e della costruzione delle scale, garantendo funzionalità, sicurezza e conformità alle normative edilizie. Il processo inizia con la determinazione dell'alzata totale, ovvero la distanza verticale tra il piano inferiore e quello superiore. Questa misurazione viene quindi divisa per l'altezza del montante desiderata, generalmente entro un intervallo di 150-220 mm, per calcolare il numero di montanti necessari. La corsa totale, o distanza orizzontale, viene calcolata moltiplicando il numero di gradini (uno in meno rispetto al numero di alzate) per la profondità della pedata desiderata, solitamente compresa tra 250 e 300 mm.

Oltre a questi calcoli di base, è necessario considerare fattori come l'altezza libera, le dimensioni del pianerottolo e la larghezza della scala. L'International Property Measurement Standard (IPMS) fornisce linee guida per la misurazione delle superfici dei pavimenti, comprese le scale, per garantire coerenza e precisione nella progettazione e nella costruzione. Inoltre, dovrebbero essere incorporati principi di accessibilità e progettazione inclusiva per accogliere individui con diverse esigenze di mobilità. In definitiva, misurazioni e calcoli precisi delle scale sono essenziali per creare scale sicure, funzionali ed esteticamente gradevoli in vari contesti architettonici (RICS, 2021; Spotblue.com, nd).

Accessibilità e progettazione inclusiva

L’accessibilità e la progettazione inclusiva nella costruzione delle scale sono essenziali per garantire che gli edifici soddisfino le diverse esigenze di tutti gli utenti, compresi quelli con disabilità. Una considerazione chiave è la fornitura di corrimano su entrambi i lati delle scale, che dovrebbero essere continui, facili da afferrare e estendersi oltre i gradini superiore e inferiore per fornire supporto (BS 8300-1:2018). Inoltre, le dimensioni della pedata e dell'alzata devono essere coerenti in tutta la scala, con un'altezza massima dell'alzata di 170 mm e una profondità minima della pedata di 250 mm (ISO 21542:2011).

Il contrasto visivo tra la pedata e l'alzata, nonché la punta, può aiutare gli utenti con disabilità visive a percorrere le scale in sicurezza. Inoltre, incorporando superfici di avviso tattili nella parte superiore e inferiore della scala è possibile avvisare gli utenti con disabilità visive della presenza di scale (BS 8300-1:2018). Anche un’illuminazione adeguata è fondamentale per garantire visibilità e sicurezza a tutti gli utenti. Nei casi in cui le scale potrebbero non essere adatte a tutti gli utenti, dovrebbero essere forniti mezzi alternativi di accesso verticale, come rampe, ascensori o piattaforme elevatrici, per garantire l’inclusività (Equality Act 2010).

Manutenzione e riparazione scale

La manutenzione e la riparazione delle scale sono aspetti cruciali per garantire la sicurezza e il rispetto delle normative edilizie. È necessaria un'ispezione regolare delle scale per identificare eventuali segni di usura, danni o problemi strutturali che potrebbero comprometterne l'integrità. Ciò include il controllo di pedate, alzate, corrimano e balaustre allentati o danneggiati, nonché la garanzia che le scale siano libere da eventuali ostruzioni o pericoli che potrebbero causare incidenti.

Oltre alle ispezioni visive, è essenziale rispettare i codici e i regolamenti edilizi specifici che regolano la progettazione e la costruzione delle scale nella rispettiva giurisdizione. Queste normative in genere riguardano aspetti quali la larghezza minima, l'alzata e la corsa massima, nonché l'altezza e la spaziatura richieste del corrimano. Garantire il rispetto di questi standard non solo promuove la sicurezza, ma facilita anche l’accessibilità e la progettazione inclusiva per tutti gli utenti.

Inoltre, la riparazione tempestiva e la sostituzione dei componenti danneggiati o usurati sono fondamentali per mantenere l’integrità strutturale e la sicurezza delle scale. Ciò può comportare il rinforzo o la sostituzione di pedate, alzate, corrimano o balaustre, nonché la risoluzione di eventuali problemi con le fondamenta della scala o le strutture di supporto. In conclusione, l’ispezione regolare, il rispetto dei regolamenti edilizi e la tempestiva riparazione e manutenzione sono aspetti essenziali per garantire la sicurezza delle scale e il rispetto dei regolamenti edilizi (Chudley & Greeno, 2017).

Innovazioni nella progettazione delle scale

Le innovazioni nella progettazione delle scale hanno trasformato in modo significativo il modo in cui le scale vengono costruite e utilizzate nell’architettura moderna. Un'innovazione degna di nota è lo sviluppo di scale fluttuanti, che sono supportate da un singolo montante o supporti nascosti, creando l'illusione delle scale che levitano a mezz'aria (Pavlovic, 2017). Un altro progresso è l’integrazione di illuminazione a LED ad alta efficienza energetica nelle scale, migliorando sia l’estetica che la sicurezza (Bischoff, 2016). Inoltre, l’uso di materiali avanzati, come il vetro e la fibra di carbonio, ha consentito la creazione di scale di grande impatto visivo e strutturalmente robuste (Moughtin, 2003).

Anche la progettazione inclusiva ha svolto un ruolo cruciale nell’innovazione delle scale, con lo sviluppo di montascale e piattaforme elevatrici che si rivolgono a persone con difficoltà motorie (Heylighen & Strickfaden, 2019). Inoltre, l’integrazione della tecnologia intelligente nelle scale, come sensori che rilevano il movimento e regolano l’illuminazione di conseguenza, ha ulteriormente migliorato la sicurezza e l’efficienza energetica (Bischoff, 2016). Queste innovazioni non solo migliorano la funzionalità e l’estetica delle scale, ma contribuiscono anche alla sostenibilità complessiva e all’accessibilità degli edifici.

Impatto ambientale e sostenibilità

L’impatto ambientale e la sostenibilità della progettazione e della costruzione delle scale sono considerazioni cruciali nell’architettura contemporanea e nelle pratiche edilizie. Le scale, in quanto componenti integranti degli edifici, contribuiscono all'impronta ambientale complessiva di una struttura. La progettazione sostenibile delle scale prevede l’uso di materiali ecologici, come acciaio riciclato, legname proveniente da fonti sostenibili e cemento a basso impatto, che possono ridurre significativamente le emissioni di carbonio associate alla produzione e al trasporto di materiali da costruzione (Chen et al., 2018 ). Inoltre, sistemi di illuminazione ad alta efficienza energetica, come le luci a LED, possono essere incorporati nella progettazione delle scale per ridurre al minimo il consumo energetico (Li et al., 2017).

I principi di progettazione inclusiva possono anche contribuire alla sostenibilità delle scale garantendo l’accessibilità per tutti gli utenti, promuovendo così l’equità sociale e riducendo la necessità di infrastrutture aggiuntive, come gli ascensori, che consumano più energia (Imrie & Luck, 2014). Inoltre, progetti innovativi di scale che massimizzano la luce naturale e la ventilazione possono migliorare la qualità dell’ambiente interno e ridurre la dipendenza dall’illuminazione artificiale e dai sistemi di condizionamento dell’aria (Wang et al., 2016). In conclusione, l’impatto ambientale e la sostenibilità della progettazione e costruzione delle scale possono essere significativamente migliorati attraverso l’adozione di materiali eco-compatibili, tecnologie ad alta efficienza energetica e principi di progettazione inclusiva.