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Edifi ci a Grande Altezza

Atti dei seminari

Nuove tecnologie dell’acciaio applicazioni al campo dell’Architettura e dell’Ingegneria Edile

Con il Patrocinio: Dottorato ITAC

Innovazione Tecnologica

per l’Ambiente Costruito.

SOCIETÀDEGLI INGEGNERI E DEGLI ARCHITETTIIN TORINODISET

POLITECNICO DI TORINO

Quartiere «Cuatro Torres Business Area»

Madrid , Spagna

Architetti : Cesar Pelli, Norman Foster, Rubio-Carbajal & Alvarez-Sala, Pei Cobb Fred & Partners

Photo: © Pierre Engel – ArcelorMittal

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Prof. Secondino Coppo, Politecnico di Torino – Dipartimento DISET

1.1 Rapporto forma-struttura nell’architettura in acciaio 13

Indice primo seminario


1.2 La nuova cultura tecnologica nella progettazione delle strutture in acciaio 21

1.3 Il progetto delle costruzioni composte acciaio calcestruzzo 27per gli edifi ci a grande altezza

1.4 Building Information Modelling – Nuovi strumenti per lo sviluppo 37costruttivo e per la gestione delle costruzioni in acciaio

1.5 Il progetto dell’edifi cio Campari: Inserimento ambientale 43 ed aspetti funzionali e compositivi

1.6 Il progetto dell’edifi cio Campari: Aspetti statici e costruttivi di cantiere 49

1.7 Considerazioni sulla sostenibilità ambientale degli edifi ci alti 55

Ing. Vittorio Neirotti, Società Ingegneri ed Architetti di Torino

Ing. Mauro Sommavilla, ArcelorMittal

Ing. Paolo Odorizzi, Harpaceas

Arch. Giancarlo Marzorati, Studio Marzorati Architettura

Ing. Emanuele Alborghetti, Studio Ingegneria Alborghetti

Prof. Marco Filippi, Politecnico di Torino – ITAC

www.constructalia.com13

In questo mio breve intervento vorrei focalizzare l’attenzione su alcuni momenti particolari relativi alla presenza delle strutture in acciaio

nell’architettura dell’ultimo secolo, riferendomi ad alcuni esempi per me signifi cativi nella ricerca di correlazione tra forma architettonica e

concezione strutturale.

1.1 Rapporto forma-struttura nell’architettura in acciaio

Prof. Secondino Coppo


Politecnico di Torino – DISET


Da “vecchio ingegnere”, sono cresciuto nella cultura che vede in ambito architettonico la ricerca formale intimamente legata alla ricerca

tecnologica di materiali e sistemi costruttivi; in altre parole, che la identità formale di un edifi cio sia ancora strettamente legata al rispetto

degli antichi canoni vitruviani di commodus, fi rmitas, venustas.

Nel corso del Novecento, la presenza dell’acciaio in architettura ha assunto ruoli non certo secondari, ruoli che coinvolgono l’intera

componentistica dell’edifi cio, dalla struttura portante alla pannellatura di rivestimento, dallo scheletro alla pelle.

Le prime immagini che propongo sono relative alla strutturazione geometrica di un reticolo spaziale: reticolo/telaio che poco a poco è

assurto al ruolo di impianto strutturale consapevole per la realizzazione dei primi edifi ci a forte con sviluppo verticale. Il telaio si realizza

attraverso snodi e rette che individuano nello spazio un insieme di punti collegati e coordinati, realizzando una strutturazione geometrica

che diventa a un tempo la “ratio” della ossatura portante e della forma architettonica.

Roberto Masiero, in un articolo intitolato “Nodi, giunti, zigomi e le astuzie della tecnica”, afferma come nella concezione della scienza moderna

«L’architettura, ma l’arte tutta, si trova spinta a mostrare le forze, a rappresentarle» e ancora «Si impone il primato della struttura sulla

sovrastruttura del telaio sul tamponamento o sulla pelle, del necessario sul superfl uo. La statica grafi ca, nata per mettere in mostra le forze e il loro

comportamento, prova ad essere progetto e quindi a determinare la forma … ciò che serve a costruire si mostra a sua volta come architettura…»1.

Alla rigida concezione geometrica del telaio, si affi anca quella più libera della strutturazione ad albero per poi passare, nell’arco degli anni

successivi, alla concezione di conformazioni geometricamente diffi cili e complesse.

La ricerca svolta da Mies Van der Rohe sulla progettazione dei grattacieli degli anni ’50, penso rappresenti uno degli episodi più signifi cativi

nella accezione cui si è prima accennato.

Le Baron Jenney, 1879

M.Olbrich,1904 Studi di sostegni alberiformi

A. Bell,1907

Frank Lloyd Wright,1936 Mies van der Rohe, 1948


Egli, infatti, sosteneva che il telaio in profi lati di acciaio fosse una struttura talmente perfetta che l’unico modo di rivestirlo e farlo

assurgere al rango di Architettura era di velarlo con un involucro di vetro totalmente trasparente, in modo che la forza espressiva del telaio

strutturale diventasse ragione della identità formale dell’architettura stessa.

Il profi lato di ferro, utilizzato come prodotto industriale, diventa non solo il componente principale della conformazione geometrica e

strutturale dell’edifi cio, ma anche il mediatore della sintesi vitruviana a cui ho accennato, dal momento che la modulazione verticale

dell’involucro di tamponamento aderisce in piena congruenza con la modulazione del telaio strutturale assurgendo, nelle soluzioni d’angolo,

a valori di purezza espressiva assunti a modello per una intera generazione di progettisti.

Mi piace ricordare, a questo proposito, alcune considerazioni di Umberto Eco contenute nella “Storia della bellezza”, in particolare sul

concetto di bello apollineo, come conseguente ad una ricerca formale all’interno di un sistema di regole, e di bello dionisiaco, come ricerca

espressiva che travalica e smentisce le regole, in quanto non riconosce altra regola se non quella propria dell’essere.

Negli anni ’50 - anni in cui si colloca la realizzazione dei grattacieli di Mies Van der Rohe a Chicago - la ricerca espressiva, fortemente

legata alla presenza delle componenti industriali in acciaio nel fare architettura, era chiaramente ascrivibile alla prima accezione citata,

almeno nell’ambito tipologico degli edifi ci a torre.

Ai giorni nostri, mi piace segnalare, come esempio di raggiunta compiutezza formale nell’utilizzo di una semplice struttura in carpenteria

metallica al fi ne della caratterizzazione di uno spazio pubblico, l’auditorium di Parma che Renzo Piano ha realizzato riconvertendo a sala da

concerto un preesistente fabbricato industriale.

MIES VAN DER ROHE – Commonwealth

Street Apartments, Chicago, 1953

RENZO PIANO - Auditorium Niccolo’

Paganini, Parma, 2001

MIES VAN DER ROHE – Lake

Shore Drive Apartments,

Chicago, 1948


In questo caso, la capriata metallica che regge e dà forma alla copertura conquista la leggerezza di un elemento a fi ligrana che ritma e

scandisce lo spazio interno, perdendosi nelle vetrate continue che realizzano i due fronti brevi dell’invaso a pianta rettangolare: il primo

con gli accessi alla sala, il secondo come fondale al palco dell’orchestra, fondale che inquadra e conquista allo spazio interno della sala

l’immagine del boschetto che circonda parte dell’edifi cio.

Come sempre nelle realizzazioni dell’architetto genovese lo studio dei particolari delle aste metalliche, dei giunti, degli snodi presenti nelle

capriate è stato particolarmente attento: la semplice capriata in ferro è diventata un oggetto di raffi nato design (prima ho usato il termine

di fi ligrana), atto a comporre un delicato equilibrio tra gli altri elementi componenti materialmente l’invaso spaziale: le murature laterali, il

rivestimento e il piano di calpestio in legno di ciliegio, le vetrate strutturali delle due testate.

Tra questi due esempi che costituiscono, a mio avviso, riferimenti signifi cativi nella ricerca di sintesi tra forma architettonica e struttura

portante, si sono svolte infi nite esperienze che in modi differenti hanno interpretato l’uso della carpenteria metallica, anche sul tema “della

strutturazione ad albero”.

In questa accezione, segnalo due realizzazioni italiane diversamente rigorose.

L’edifi cio dell’IVECO, progettato da Gabetti e Isola e Marco Visconti a Torino, accentua con l’inclinazione dei sottili pilastri in tubolare

d’acciaio, il distacco tra la struttura portante verticale e l’involucro continuo della vetrata autoportante di facciata ad andamento

curvilineo. La curvatura del fronte strada risultata esteriormente accentata dalla forte ombra proiettata dall’aggetto della copertura,

ritmata dalle travi reticolari che ne costituiscono la struttura portante.

Gli elementi citati quali la curvatura del fronte, l’inclinazione dei pilastri che emergono dal fondo continuo della superfi cie vetrata, il ritmo delle

travi di copertura, l’ombra proiettata dalla pensilina, si compongono in una immagine architettonica chiara e leggera, perfettamente leggibile.

La parete vetrata d’ingresso

GABETTI, ISOLA, VISCONTI -

Iveco Customer Support Center,

Torino, 2001

RENZO PIANO - Auditorium

Niccolo’ Paganini, Parma, 2001

GABETTI, ISOLA, VISCONTI

- Iveco Customer Support

Center, Torino, 2001

Struttura in acciaio del portico

Struttura in acciaio del corpo curvo

Sezione trasversale


Con maggiore impatto espressivo invece si presenta la soluzione adottata da Mauro Saito per la navata principale della galleria di un centro

commerciale in Basilicata.

MAURO SAITO

Centro commerciale, Basilicata

RENZO PIANO - Zentrum Paul

Klee, Berna

Modello di progetto

RENZO PIANO - Zentrum Paul Klee, Berna

Modello dell’impianto strutturale

In questo caso, al modello del reticolo spaziale costruito con geometria elementare, a modulo quadrato, triangolare, ad anelli concentrici, si

sostituisce il modello della ramifi cazione per elementi tubolari spezzati che si innestano in pilastri a tronchi d’albero, a sostenere in punti discreti

la superfi cie curva della copertura.

La “rigidezza” connessa all’uso dei tubolari rettilinei, si accompagna alla “plasticità” della conformazione geometrica del tetto.

Si confi gura un rinnovato ambito di ricerca, quello di coniugare cioè l’uso dei profi lati metallici nella costruzione di forme plastiche fortemente

impattanti, ricerca che mi pare caratterizzi alcune delle più recenti realizzazioni di maggior successo pubblicistico.

Tra le tante, il centro Paul Klee a Berna ancora di Renzo Piano che risulta, a parer mio, particolarmente convincente. E altrettanto convincenti

risultano le parole scritte da Francesco Dal Co nella presentazione dell’edifi cio su Casabella: «Il telaio diventa plastico, in questo caso,

l’architettura, la sua forma diventa una sinusoide che si adagia sul terreno e che riprende le colline circostanti, quasi mimetizzandosi ed

esaltandosi con la propria individualità formale.» Non ci sono più i reticoli spaziali, non ci sono più gli snodi, non ci sono più le geometrie regolari

ad andamento rettilineo ma c’è una curva continua: un grosso cambiamento, se pensiamo che precedentemente gli archi fatti in ferro erano

prevalentemente realizzati con una struttura reticolare fatta di aste rettilinee: il ferro, che è materiale caldo, vien forgiato col fuoco e piegato

per assumere una forma plastica: «le tensioni, gli sforzi da cui la costruzione trae la sua dinamica si pongono in maniera logica, tranquilla e

semplice, quasi con naturalezza, con scelte che ribadiscono come l’architettura deriva dalla coincidenza della forma con la struttura, la quale, a

sua volta, è espressione del fatto che la libertà del progetto nasce dalle necessità che lo costituiscono»2.

RENZO PIANO - Zentrum Paul Klee, Berna


Raphael Moneo in un suo discorso sul concetto di arbitrarietà in architettura del 2005, contrappone al concetto di necessità quello di

arbitrarietà .

«Va tuttavia evidenziato come siano numerosi, nell’ultimo quarto del ventesimo secolo, gli architetti che fondano il proprio lavoro sul concetto

di arbitrarietà, anche se hanno sempre evitato di confessarlo apertamente».

In questa accezione, la ricerca del bello non può basarsi sul rispetto della regola, in quanto la forma architettonica non ammette altra regola se

non quella insita nel percorso creativo che la legittima.

È una strada diffi cile, come è implicitamente suggerito dallo stesso Moneo quando cita a proposito delle opere di Gehry «Gehry è ben cosciente

di potersi prendere tutte queste libertà perché dispone di una tecnologia che glielo consente. I suoi computer rendono possibile la defi nizione

di quelle immagini bizzarre, e poi ne garantiscono la costruzione. Egli è andato, a poco a poco, acquisendo coscienza della propria capacità di

costruire qualunque forma, è questa coscienza che gli permette di impegnare l’arbitrarietà a partire da forme che vanno ormai considerate

completamente sue».

In questa accezione, forse, può essere considerata arbitraria anche la forma del Centro Paul Klee, in quanto è diffi cile collegarla alle forme

canoniche e consuete della architettura; in questo caso però la sintesi raggiunta tra sistemi e materiali costruttivi, concezione strutturale,

confi gurazione spaziale, sistema funzionale, fa pensare ad una risposta meditata ai già citati antichi canoni vitruviani: commodus, fi rmitas,

venustas appunto.

In questo momento particolare di ricerca formale in tema di architettura, l’acciaio ha acquistato, ed acquisisce sempre più, un proprio ruolo

insostituibile, sia nella costruzione dell’impalcato strutturale di forme “necessarie” o “arbitrarie”, sia nella realizzazione dell’involucro superfi ciale

che si adagia, o determina, la conformazione esterna, la pelle, di inedite forme spaziali.

FRANK O. GEHRY – Guggenheim

Museum, Bilbao - 1997

FRANK O. GEHRY – Walt Disney Concert Hall

Sezione longitudinale Strato di fi nitura in lastre metalliche


In un saggio pubblicato su MATERIA n. 33 “Architettura in acciaio”, Paolo Portoghesi afferma che «è negli ultimi decenni del secolo che un’altra

delle periodiche ondate di rilancio delle strutture metalliche sembra aver acquistato una forza decisiva, anche per la concreta alleanza tra

acciaio e vetro strutturale, tanto da rendere probabile e forse prossima una vera e propria rivoluzione»4.

Ma l’architettura della leggerezza, contrapposta a quella della pesantezza legata all’uso della struttura in muratura e cemento armato, dovrà

fare i conti nel prossimo futuro con il problema della sostenibilità.

«L’incontro tra l’architettura della leggerezza e il problema della sostenibilità è stato sinora prevalentemente metaforico e la qualità ambientale

un problema visto nella realtà parziale dell’edifi cio isolato nel contesto, isola felice o, piuttosto meglio, zattera galleggiante nel mare

dell’insostenibilità».

Ma allora uno dei maggiori problemi dell’architettura in acciaio che dovranno risolvere i nostri giovani progettisti, sarà forse proprio «quello di

ancorare la leggerezza e ridare alla tecnologia la perduta capacità di sintesi».

1 Roberto Masiero, Nodi, giunti, zigomi e le astuzie della tecnica, in “Materia” n. 34, pagg. 20-27, Federico Motta Editore, Milano, gennaio-aprile 2001.

2 Francesco Dal Co, Il successo amico. Renzo Piano e l’avversione per i luoghi comuni, in “Casabella” n. 735, pagg. 59-80, Arnoldo Mondadori Editore, Segrate,

Milano, luglio-agosto 2005.

3 Raphael Moneo, Sul concetto di arbitrarietà in architettura, in “Casabella” n. 735, pagg. 22-33, Arnoldo Mondadori Editore, Segrate, Milano, luglio-agosto

2005.

4 Paolo Portoghesi, Editoriale di Architettura acciaio, in “Materia” n. 33, pagg. 10-12, Federico Motta Editore, Milano, settembre-dicembre 2000.

FRANK O. GEHRY – Guggenheim Museum, Bilbao - 1997


“Il cemento è da sempre il nostro materiale da costruzione preferito: fl essibile, generoso, adatto ad ogni fantasia. Per esprimere le sue

potenzialità, l’architettura dovrà essere varia, differente, imprevedibile. Essa, però, è ripetitiva, fredda, rigida, come le strutture in ferro ed in

legno. Per superare questo problema senza pregiudizi elaboriamo i nostri progetti fatti di curve e di rette, ricercando l’invenzione architettonica,

che è per noi l’architettura stessa. Acquisiti questi principi i tecnici del cemento armato collaborano con noi con entusiasmo. Le loro strutture

non sono costituite soltanto di pilastri e solai inseriti nell’architettura come un fatto indipendente, poiché tecnica ed architettura sono per noi la

sintesi necessaria di due momenti che nascono insieme ed insieme si completano”.

Non ho sbagliato seminario, quanto ho appena affermato è un commento di Niemeyer datato 1978, espresso a conclusione dei lavori di

costruzione degli uffi ci della FATA a Pianezza vicino a Torino. In questo commento mi pare che ci sia esattamente la fotografi a dello stato

dell’arte delle opere in cemento armato e di quelle in acciaio negli anni ’60 e ’70 del secolo scorso. Flessibile, adatto ad ogni fantasia,

imprevedibile ma ripetitivo, fatto di curve il primo; freddo, rigido e fatto solo di rette il secondo (anche se il prof. Coppo nella sua relazione ha

mostrato che certe architetture fredde, rigide, geometriche di Mies Van der Rohe hanno una liricità e un fascino che non ha nulla a che invidiare

a certe strutture in cemento armato).

Un altro aspetto fondamentale del progetto architettonico evidenziato da Niemeyer è che tecnica e architettura sono, per noi, la sintesi

necessaria di due momenti che nascono insieme ed insieme si completano. Su questo tema ricordo una mostra vista a Francoforte alla fi ne degli

anni ’80 e dedicata ai progetti dei musei costruiti in quegli anni sulle rive del Meno. Ogni stanza conteneva il progetto di un museo e il progetto

si componeva di una prima tavola contenente gli schizzi e i disegni di massima dell’architetto progettista e di altre tre o quattro grandi tavole

con i disegni esecutivi e i dettagli costruttivi, elaborati dalle società di ingegneria a partire da quegli schizzi. Risultava molto diffi cile capire e

distinguere sin dove arrivava la mente e la mano dell’architetto, e da dove partiva quella dell’ingegnere. Quelle strutture, soprattutto in acciaio,

erano rappresentate con uno sviluppo dei dettagli molto spinto dal punto di vista tecnico e costruttivo, ma lo erano altrettanto dal punto

di vista formale, tanto da non essere spesso immediatamente riconducibile agli schizzi di massima degli architetti. Risultava quindi evidente

che la strada tracciata da Niemeyer e indirizzata verso la sintesi tra tecnica ed architettura stava certamente diventando la regola per tutti i

progettisti e per tutte le tipologie di opere, non solo in cemento armato ma anche, e soprattutto, in acciaio.

1.2 La nuova cultura tecnologica nella progettazione delle strutture in acciaio

Ing. Vittorio Neirotti


Società Ingegneri ed Architetti di Torino


FRANK O. GEHRY – Guggenheim Museum, Bilbao 1997

Modellazione dei volumi

FRANK O. GEHRY – Guggenheim Museum, Bilbao

Lo sviluppo della nuova cultura tecnologica nel campo dell’acciaio ha avuto degli elementi e dei punti fermi essenziali. I sistemi di sviluppo

grafi co, quelli digitali in 2D e 3D, i sistemi di controllo digitale utilizzati nella lavorazione e le nuove macchine per la trasformazione dell’acciaio

hanno fortemente infl uenzato l’evoluzione dell’architettura in acciaio.

I livelli dell’innovazione che si sono raggiunti nella produzione di manufatti in acciaio attraverso l’uso dei computer nella grafi ca esecutiva, e in

generale in tutto il ciclo di lavorazione, vanno ben al di là delle aspettative. Se, infatti, la raccolta organizzata dei dati necessari per lo sviluppo

grafi co di un progetto ha, da un lato, permesso di ordinare in modo più aderente al ciclo delle lavorazioni le informazioni tecniche contenute

nell’elaborato grafi co, sino ad ottenere come conseguenza del disegno esecutivo di insieme tutte quelle distinte specifi che dell’attività

di offi cina che servono ad ordinare i materiali e defi nire i tipi di lavorazione con i gruppi di materiali da spedire in cantiere sino alla loro

distribuzione sull’area, dall’altra parte ha semplifi cato ed automatizzato le procedure di offi cina, riducendone l’attività a quella di assemblaggio

degli elementi singoli prelavorati dalle aziende fornitrici e specializzate nelle lavorazioni di base, di taglio, foratura, saldatura, per costruire

profi li composti.

L’azienda di carpenteria metallica si è quindi a sua volta specializzata, sino a diventare in sostanza un assemblatore di elementi prelavorati il

cui montaggio in opera spesso è affi dato ad altra azienda specializzata. Qui è opportuno fare un inciso molto signifi cativo, sulla storia della

carpenteria metallica in Italia, che forse ci insegna qualche cosa sul fatto che, in realtà, nel nostro paese, non c’è stata una diffusa cultura

dell’opera in acciaio. Non si può, infatti, dimenticare che prima del 1971, prima della legge sulla denuncia al Genio Civile, la responsabilità del

progetto della struttura in acciaio non era regolamentato come quello delle opere in cemento armato (normale e precompresso), per cui da un

lato le aziende di carpenteria metallica avevano al loro interno un uffi cio tecnico in grado di sviluppare i progetti più impegnativi (come nel caso

dei grandi ponti e dei grattacieli) e dall’altro gli ingegneri professionisti non si applicavano al campo delle strutture metalliche perché esso non

faceva parte dei loro compiti professionali.

Oggi il rapporto tra carpenteria e studio di ingegneria si è quasi capovolto rispetto a quei tempi, nel senso che, normalmente, anche le

aziende di una certa dimensione tendono oggi ad avvalersi di studi esterni specializzati per la realizzazione di tutti i documenti necessari,

dall’approvvigionamento del materiale sino al montaggio in opera. Questo modo di procedere porta con sé tre conseguenze inevitabili: prima di

tutto una responsabilità maggiore del progettista strutturale esecutivo, che unico tra le diverse componenti che partecipano alla realizzazione

dell’opera in acciaio ha una visione d’insieme ed è quindi in grado di verifi care le giuste correlazioni fra gli elementi componenti la struttura.

Secondo: la riduzione dei tempi di trasformazione, quindi in parte dei costi impiegati dalle ditte specializzate ed organizzate per eseguire

operazioni specifi che. Terzo: la scomparsa della fi gura tipica nelle aziende di carpenteria del capo-offi cina, la cui esperienza era la base ed

anche la certezza della buona riuscita dell’opera, che comporta un ulteriore generale spostamento del peso economico e dell’importanza

dell’attività d’ingegneria nel ciclo produttivo delle opere in acciaio. Se questa diversa organizzazione dell’attività produttiva della carpenteria

metallica ha modifi cato alle radici criteri e modalità operative, determinando una rivoluzione vera e propria nel settore, con risvolti anche

sociali nell’occupazione, basti pensare al fatto che per ogni kilo di acciaio trasformato, l’incidenza di costo del tecnico è ormai prevalente su

quella dell’operaio; è pur vero che l’uso dei sistemi grafi ci digitalizzati in 3D ha permesso di rendere l’acciaio fl essibile, generoso, adatto ad ogni

fantasia, ancor più del cemento preferito da Niemeyer. Risulta, infatti, possibile oggi usando programmi sofi sticati, schematizzare gli involucri

spaziali così complessi dal punto di vista organizzativo da essere intraducibili nel piano, dimensionarli con criteri di calcolo agli elementi fi niti,

trasferirne la caratteristiche su altri programmi che a loro volta suddividono l’insieme in parti elementari. Siamo oggi in grado di trasferire alle

macchine automatiche tutte le informazioni sulle aste che compongono le strutture che abbiamo visto come esempi nella relazione del prof.

Coppo, informazioni necessarie per le operazioni di taglio e fi nitura.


Struttura in acciaio

FRANK O. GEHRY – Guggenheim Museum, Bilbao

COOP HIMMELBAU _ BMW WELT, Monaco 2001-2007

COOP HIMMELBAU _ BMW WELT,

Monaco 2001-2007

Veduta dei binari ferroviari ispirati

all’immagine dell’oasi

SANTIAGO CALATRAVA

Stazione Oriente, Lisbona ‘93-’98

Area di transito tra i binari ferroviari e i

trasporti stradali

SANTIAGO CALATRAVA

Stazione Oriente, Lisbona ‘93-’98

COOP HIMMELBAU _ BMW WELT, Monaco 2001-07

Copertura a doppio guscio con geometria articolata su griglia modulare

L’aggettivazione dispregiativa di Niemeyer per le strutture in ferro, ovvero che esse sono ripetitive, fredde e rigide, non poteva essere nel

miglior modo rimandata al mittente che con queste immagini che faccio scorrere: il Guggenheim Museum di Bilbao, in cui le strutture in acciaio

hanno la funzione di sostenere un rivestimento metallico che nel caso specifi co è titanio; il BMW Welt di Monaco di Coop Himmelb(l)au, dove si

può vedere una struttura in acciaio molto complessa che è stata realizzata per sostenere degli involucri di vetro e acciaio; la stazione ferroviaria

di Santiago Calatrava realizzata a Lisbona, dove, rispetto ai casi precedenti, siamo ad un livello di semplifi cazione maggiore anche se queste

strutture, che si confi gurano come archi di una cattedrale gotica, comportano poi da un punto di vista costruttivo delle complicazioni non

indifferenti, perché anche se l’acciaio certamente si può manipolare come si vuole, però, necessita di diverse lavorazioni per la realizzazione di

forme curve.


In questo altro esempio, vediamo un’opera di Daniel Libeskind, in cui l’acciaio è usato sia come rivestimento che come sostegno di struttura,

con uno scopo che era anche quello di realizzare una forma che, in qualche modo, doveva rappresentare la guerra intesa come confl itto.

Ma le innovazioni che si sono verifi cate negli ultimi anni nel campo dell’acciaio non riguardano soltanto il disegno e la progettazione, quindi gli

aspetti tecnici delle strutture metalliche, ma anche aspetti legati alle tipologie di lavorazioni, che hanno permesso di trattare l’acciaio in modo

inconsueto e di dare dei risultati di tipo estetico abbastanza particolari.

Si è accennato prima al sistema di organizzazione delle macchine, che spesso non sono più comandate dalla mano dell’uomo ma da altre

informazioni di tipo digitale, che vengono date direttamente dagli studi tecnici: ci sono, però, altri strumenti che sono diventati di grande

attualità quali, per esempio, il taglio con il raggio laser, il taglio con l’acqua e altre lavorazioni specifi che che permettono di organizzare,

dimensionare e ottenere da un foglio di acciaio forme complesse, possibili grazie alle moderne apparecchiature gestite con un controllo

computerizzato.

In questo caso, l’entrata di un tunnel di Amsterdam di Ben van Berkel, in cui al di là della struttura metallica che si intravede, c’è tutta una serie

di pannelli metallici caratterizzati da una foratura particolare che conferisce al progetto un effetto quasi di trasparenza.

DANIEL LIBESKIND _ Imperial War Museum North, Manchester 2002

DANIEL LIBESKIND _ Imperial War Museum North,

Manchester 2002

I tre volumi simbolizzano la guerra come confl itto

BEN VAN BERKEL _ Piet Hein tunnel, Amsterdam 1990 -1996

Entrata est del tunnel

BEN VAN BERKEL

Piet Hein tunnel, Amsterdam 1990-’96


Questa è la banca a Pariser Platz a Berlino di Frank Gehry, il cui elemento più interessante è costituito proprio dagli involucri, sia quello evidente

nel bordo superiore, una struttura metallica con una forma molto complessa, che quello posto subito sotto, all’interno del quale è stata

progettata una sala riunioni-conferenza.

Si tratta di forme e spazi che, forse, fi no a poco tempo fa non erano nemmeno concepibili, e che invece ora vengono tranquillamente realizzati,

con relativa facilità -ma anche con elevati costi-, grazie alla struttura metallica.

Un altro esempio di acciaio lavorato come elemento di fi nitura di rivestimento è la sede dell’Amministrazione Regionale e dell’Associazione

dell’Industria Metallurgica ed Elettrica a Reutlingen (Germania), progettata da Allmann Sattler Wappner Architetti, in cui l’edifi cio è concepito

come un insieme di due parti: quella superiore in acciaio, piana e luccicante, e quella in basso che fa da zoccolo, che può sembrare marmo ma è

anch’essa una lamiera in acciaio lavorata al laser, con un disegno che richiama fi gure organiche

FRANK O. GEHRY – DZ Bank AG in Pariser Platz, Berlino 1997-2000

Cortile interno coperto

Sala conferenza

all’ interno

ALLMANN SATTLER WAPPNER

ARCHITETTI _ Sudwestmetall

1999-’02

Sede dell’Amministrazione

Regionale e dell’Associazione

dell’Industria Metallurgica ed

Elettrica, Reutlingen (Germany)

Il rivestimento esterno è fatto

con un acciaio speciale


infi ne, vorrei mostrare il Ministero della Cultura e Comunicazione di Parigi, ospitato in un fabbricato dell’800, rivestito con una pelle in acciaio

realizzata con il taglio laser. Anche questi impieghi dell’acciaio sono una dimostrazione evidente del progresso tecnico raggiunto e della nuova

cultura tecnologica che sta alla base di questo progresso.

Per concludere, un progetto di Steven Holl, che affronta nuovamente il tema dell’involucro metallico, trasferito però all’interno dell’edifi cio, ad

una scala più piccola rispetto ai casi precedenti ma che comunque riesce a dimostrare che l’uso particolare e innovativo dell’acciaio può anche

essere elemento di vera e propria architettura, quasi di scultura, all’interno di uno spazio.

Vorrei dunque chiudere il mio intervento sottolineando un elemento che ritengo abbastanza importante: se da un lato, nella natura umana,

la spinta verso il nuovo e la volontà di primeggiare sono da favorire ed apprezzare (e quindi sono da stimolare tutte quelle iniziative tese alla

conquista di nuove mete e al raggiungimento di traguardi sempre più avanzati, i cui risvolti applicativi sono spesso imprevedibili ma anche a

volte essenziali nella ricerca, indirizzata al miglioramento della condizione umana), ritengo, tuttavia, che sia necessario fermarsi, prendere un

po’ di tempo per assimilare e fare veramente proprie tali conquiste della tecnica, cercando di eliminare gli eccessi e di “abbandonare” almeno un

po’, con saggezza, una gestualità che, nonostante da un lato entusiasma gli animi, dall’altra risulta talvolta esasperata e addirittura senza senso.

FRANCIS SOLER _ Les Bons Enfants

Ministero della cultura e della comunicazione, Parigi

STEVEN HOLL _ School of Art & Art History University

of Iowa, (USA) - 2006

Scala interna in acciaio

FRANK. O GEHRY – Experience Music Project Seattle (USA)

Pannelli in acciaio inossidabile


Le tecnologie miste acciaio-calcestruzzo e gli acciai alto-resistenziali dimostrano oggi in tutto il mondo di essere la soluzione ottimale per

la realizzazione di edifi ci a grande altezza. Prima di addentrarci in questo tema, vorrei fare un’introduzione più generale sul materiale acciaio,

poiché credo che molte delle sue potenzialità non siano ancora ben conosciute e sfruttate. Mi sembra di riconoscere questo fatto soprattutto

in un paese come il nostro, che prospetta per le città degli “slanci” in verticale con torri e edifi ci multipiano, ma che storicamente è sempre

stato più orientato all’uso di materiali e tecnologie costruttive più tradizionali.

Iniziamo dai materiali più innovativi, ovvero gli acciai a grano fi ne, che rappresentano la nuova tipologia di acciaio alto-resistenziale disponibile

per le costruzioni sul mercato europeo: mi riferisco soprattutto alla categoria di acciai S460, che hanno un limite di snervamento di 460 MPa.

Questa classe di acciai è oggi recepita dalle normative italiane, europee e internazionali, tra le quali si annoverano le Nuove Norme Tecniche

per le Costruzioni, gli Eurocodici, e la recente norma EN 10025:2004, che tratta nello specifi co della metallurgia di queste nuove tipologie di

acciaio. In questa normativa è presente in particolare una parte (la quarta) che ha appunto come oggetto gli acciai termo-meccanici a grano

fi ne saldabili, con una resistenza che spazia dai 355 ai 460 MPa. La designazione +M indica che si tratta di acciai termo-meccanici, ovvero

di acciai prodotti con controllo termico e meccanico, che offrono qualità migliorate in termini di resistenza, di resilienza, di saldabilità e di

durabilità nel tempo, grazie alla loro idoneità al processo di zincatura.

1.3 Il progetto delle costruzioni composte acciaio calcestruzzo per gli edifi ci a grande altezza

Ing. Mauro Sommavilla


ArcelorMittal

Acciai a grano fi ne alto resistenziali S460 (fy = 460 MPa)

Gli acciai a grano fi ne sono conformi alle seguenti normative europee ed americane:

• Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni

• EN 1993/1994 - Eurocodici

• EN 10025-2004

• EN 10225 (Offshore)

• ASTM A913

• AISC for ASD, LRFD, Seismic Provisions

• UBC, IBC 2000

• FEMA 350 and 353

• Welding Code AWS D1.1

• API 2MT2 (Offshore)


Freedom Tower – New York

Architect: Skidmore, Owings&Merrill

Developer: Silverstein Properties

Total building height: 541m

~250 000m2 offi ce fl oor

Gli acciai termo-meccanici a grano fi ne: produzione con il processo

Quenching and self-tempering process

Shanghai World Financial Center

Architetto : KPF - Kohn Pedersen Fox

Photo: © Mori Building Co. Ltd.

La produzione degli acciai alto-resistenziali è frutto di una tecnologia innovativa: si tratta del sottoprocesso di tempra ad auto rinvenimento,

chiamato in inglese “Quenching and Self-Tempering Process”, che fa parte del processo di laminazione degli acciai lunghi. Con il QST, il profi lo

in fase austenitico-ferritica ed ad una temperatura di 850°C passa attraverso apposite gabbie di laminazione e viene contemporaneamente

spruzzato di vapore acqueo: la superfi cie esterna si raffredda mentre il cuore interno rimane a temperatura elevata. Si genera perciò un

trasferimento di calore dal cuore alla superfi cie esterna, ed il laminato esce dal processo di tempra ad una temperatura di 600°C. Questo è uno

dei processi chiave della produzione dei nuovi acciai a grano fi ne.

Le applicazioni ideali di tali prodotti siderurgici sono le strutture composte acciaio-calcestruzzo, le travi reticolari, le colonne sottoposte a

forte compressione, le strutture in zona sismica e le strutture off-shore. Esempi emblematici di impiego di acciai alto-resistenziali sono la

torre Hearst di New York, lo Shanghai World Financial Center e l’erigenda Freedom Tower di New York.

Gli acciai alto-resistenziali, oltre a garantire un alto limite di snervamento, offrono la possibilità di conservare tale limite di snervamento

su tutta la gamma di spessori dei prodotti laminati a caldo: in questo modo non si è costretti a considerare una diminuzione del limite di

snervamento all’aumentare degli spessori di anime e fl ange.


Non solo limiti di snervamento più elevati…

Montaggio in quota di profi li in acciaio

altoresistenziale (Shanghai World Financial Center,

Photo © Mori Building Co. Ltd.)

Un altro valore aggiunto è la facile saldabilità: sono acciai che non necessitano più di un pre-riscaldamento in fase di saldatura, grazie al loro

contenuto di “carbon-equivalent” inferiore rispetto agli standard. Un’applicazione tipica di questi acciai è nelle travature di grande luce, per le

quali sono spesso necessarie saldature in sito d’opera ala su ala: con gli acciai alto-resistenziali si evitano appunto le diffi coltà legate al pre-

riscaldamento degli elementi, da operarsi magari in quota.

Un’altra caratteristica importante da sottolineare per questi acciai è il migliorato comportamento di stabilità in compressione. Questo aspetto,

che ancora una volta è conseguenza del processo di laminazione ottimizzato, determina un guadagno nei fattori di instabilità come da

Eurocodice 3. Dal grafi co sotto riportato si può facilmente evincere tutto ciò: se supponiamo di adottare un laminato HD, le tipiche colonne

usate nei grattacieli, passando dal grado S355 (il vecchio Fe510), alla nuova qualità S460, si vede come è possibile sfruttare dei coeffi cienti

migliorativi all’instabilità e, di conseguenza, risparmiare nel peso del materiale, evitando, tra l’altro, soluzioni più costose in termini di mano

d’opera, quali, per esempio, le colonne assemblate.

Convenienza nell’utilizzo degli acciai

alto resistenziali a scapito delle

colonne assemblate più costose !

Miglior comportamento

all’instabilità…


Mapfre Tower Barcellona (E)

Hotel Olympica Barcellona (E)

La Costruzione Composta e l’utilizzo dell’acciaio

Questa qualità di acciaio può essere sfruttata anche per

ottenere una resistenza R30 senza protezione passiva al fuoco

(Eurocodici)

Strutture composte: problemi di instabilità

e deformazione limitati dalla presenza della

soletta collaborante in calcestruzzo in esercizio

e da puntelli in fase di costruzione

Utilizzo negli High-Rise Buildings

Un caso reale su cui questo concetto è stato sperimentato è il complesso realizzato in Spagna, a Barcellona, in occasione delle Olimpiadi.

A sinistra si nota il primo edifi cio, costruito con struttura in acciaio S355; nel progetto del secondo edifi cio ci si è resi conto invece che

l’adozione di acciaio alto-resistenziale portava a molti vantaggi, sia economici che di gestione del cantiere: i pesi delle strutture, essendo

ridotti, hanno permesso di trasportare e stoccare il materiale in modo ottimizzato, con un conseguente risparmio economico generale nella

realizzazione dell’opera.

Per raggiungere le grandi altezze, come dicevamo, una soluzione ideale è quella di combinare le proprietà dell’acciaio e del calcestruzzo

e di “farli lavorare insieme”. Le sottostrutture composte acciaio-calcestruzzo più conosciute e usate in Italia sono i solai, costituiti da

travi principali e secondarie in profi li in acciaio con solette in calcestruzzo poggianti su lamiera grecata, predalles o lastre alveolari, con

collaborazione parziale o totale tra acciaio e calcestruzzo.

L’adozione nelle travi principali e secondarie di qualità di acciaio più elevate permette di poter calibrare la resistenza dell’impalcato non solo “a

freddo”, ma anche “a caldo”, cioè ai carichi d’incendio, riuscendo a garantire fi no ad un massimo di R30 di resistenza al fuoco (con bassi fattori

di carico), anche in assenza di protezioni passive quali le pitture intumescenti o lo spray cementizio, sistemi costosi ed antiestetici.


Typical beam and slab span range 6m - 7,5m, but beam span could be higher.

Sistemi pre-fabbricati NON-CompostiPrefabricated hollow core

concrete planks

La lamiera grecata sulla quale il cls

è gettato agisce da:

Cassero

Piattaforma di supporto per le maestranze

Protezione per I livelli inferiori

Stabilità per le travi in acciaio al LTB

Effetto diaframma dopo la connessione alle travi

Inoltre:

Posizionato a mano (basso peso)

Facilità nell’apportare fori

Possibilità di sladare pioli in spessore

Evitare evidenti fessurazioni

Soletta collaborante con lamiera grecataAdvantages

Interasse travi da 2,4 a 4;

spessori lamiera 0,7 :-1,5mm

Struttura mista acciaio-calcestruzzo, con protezione delle

travi metalliche con spray cementizio ignifugo (Cristal Tower

Madrid, © Pierre Engel -ArcelorMittal)

In fi gura si mostra una possibile soluzione di impalcato non collaborante, e, a seguire, quella di struttura collaborante, realizzata con lamiere

grecate. Come mostra la seconda fi gura, c’è la possibilità di sfruttare in modo composto la resistenza degli acciai impiegati in queste soluzioni

(trave e lamiera grecata) e del getto in calcestruzzo.

La funzione di queste lamiere grecate “tradizionali”, che possono coprire luci da 2,4 a 4 m circa, è quella di cassero autoportante e di

piattaforma di supporto per le maestranze, protezione dei livelli inferiori e stabilità fuori piano per le travi in acciaio, oltre ad intervenire

nell’effetto diaframma a connessione avvenuta con le travi.


Altre soluzioni utilizzate al posto delle lamiere sono i pannelli pre-assemblati denominati “Composite System”, i pannelli alveolari, oppure le

ben note predalles, o ancora i copponi in lamiera con grecatura profonda in spessore di trave che permettono di disporre le travi con interassi

fi no a circa 5 m senza necessità di puntelli.

Un’altra soluzione costruttiva che sfrutta ancora una volta, e sempre in modo migliorativo, la collaborazione tra acciaio e calcestruzzo, è quella

delle travi a doppio T con calcestruzzo armato fra le ali. Le travi così composte hanno una resistenza al fuoco intrinseca maggiore di R30

senza necessità di ricoprire gli elementi con del materiale intumescente. In funzione della quantità di barre di rinforzo longitudinali presenti nel

calcestruzzo inserito fra le ali del profi lo, la resistenza al fuoco può raggiungere anche i 180 minuti (R180).

Copponi in lamiera con grecatura profonda in

spessore di trave

Interasse tra travi fi no a 5m senza puntelli

Lamiera grecata non collaborante

Resistenza al fuoco R>30 senza vernici,

secondo EN1994-1-2

In funzione della quantità di barre longitudinali,

resistenza al fuoco fi no a R180 !

Welding of stirrups to the web Welding of studs to the web

• Elementi preassemblati: 3 - 15 m

• Travi in acciaio: 8 - 16 m

Composite prefabricated slab systems


Trattando, invece, delle tipologie costruttive tipiche delle colonne acciaio e calcestruzzo, dalla fi gura sottostante si può capire quanto sia

possibile risparmiare in termini di ingombro adottando delle soluzione composte, alternative all’uso del solo calcestruzzo o del solo acciaio.

Tipologie di colonne composte acciaio-cls

Vantaggi:

- Incremento di resistenza

- Dimensioni esterne degli elementi costanti

lungo l’altezza dell’edifi cio

- Velocità nel montaggio

- Protezione al fuoco integrata

- Ottimo Comportamento sismico

According to Eurocode 4, two design approaches can be chosen:

General method: Stability check taking into account the second order effects

(including imperfections)– this method implies the use of numerical tool.

Simplifi ed method: assumes as reference the buckling curves according to Eurocode

3 (with application limits according to Eurocode 4)

Colonne Parzialmente rivestite

• Prefabbricazione in offi cina

• Due facce in acciaio visibili

• Sezioni ad ali sottili preferibili

• Richiesto l’impiego di armatura longitudinale

• Possono essere pitturate/spruzzate

• Buona resistenza al fuoco

• Dimensioni > 240mm

Tipologie costruttive per montanti

Caratteristiche colonna:

H = 4m

NRd

= 3200 kN

Soluzione

mista acciaio-cls

Soluzione puro

acciaio

Soluzione in CLS

L’Eurocodice delinea diverse tipologie di colonne miste acciaio-calcestruzzo, da scegliere in funzione dello specifi co progetto. I vantaggi

di questa soluzione sono l’incremento della resistenza e la possibilità di ridurre gli ingombri degli elementi della struttura verticale, che si

possono concepire anche come costanti lungo l’altezza dell’edifi cio. Si può inoltre sfruttare la velocità nel montaggio di questi elementi

normalmente pre-assemblati, la protezione al fuoco (integrata) e l’ottimo comportamento sismico (duttilità) e di “Robustness”. L’Eurocodice

4 riprende, inoltre, un metodo semplifi cato per dimensionare questi elementi.

Nella foto si vede la fase di costruzione di elementi strutturali rivestiti in calcestruzzo per un parcheggio sotterraneo realizzato con profi li

composti con calcestruzzo posto solamente tra le ali del profi lo. Questa soluzione può garantire una facile protezione al fuoco fi no a R90: uno

dei principali vantaggi delle costruzioni miste, e in particolare delle colonne composte, è la capacità di resistere al fuoco.


Un’altra possibile soluzione è quella di avere delle colonne in acciaio completamente rivestite da calcestruzzo. Sono qui necessari però dei

casseri in fase di montaggio. Si tratta di colonne generalmente più tozze, con bassi contenuti di armature di rinforzo, che garantiscono un’alta

resistenza al fuoco, fi no a 240 minuti (R240).

Nello schema si possono vedere riassunte le caratteristiche di resistenza al fuoco per le diverse tipologie di colonne, da quella completamente

rivestita con resistenza fi no a R240, a quella con il calcestruzzo posto tra le ali, che resiste “solo”, si fa per dire, fi no a R120; infi ne, ci sono i

profi li tubolari rivesti di calcestruzzo con o senza armature longitudinali.

Slanciate colonne miste

acciaio-calcestruzzo (Cristal

Tower Madrid, © Pierre Engel

-ArcelorMittal)

Colonna in profi lo

altoresistenziale HD S460

completamente rivestita da

calcestruzzo armato


Prescrizioni tabellari:

EN 1994-1-2

The INERD System in Seismic Areas - Steel as safety belt

Test results

8 cycles before failure

Reinforced concrete

Efailure=33kJ Efailure=168kJ

12 cycles before failure

Composite section

+

Si potrebbe pensare che utilizzare questi elementi per la resistenza al fuoco comporti delle diffi coltà dal punto di vista progettuale e di messa

in opera: in realtà l’Eurocodice 4 già presenta dei dati tabellati che permettono di ricavare in prima approssimazione, ma in modo immediato,

la resistenza di questi elementi. È suffi ciente, infatti, per verifi care la resistenza al fuoco, conoscere i dati geometrici della sezione, il livello di

carico o tasso di utilizzo della sezione, e la percentuale di armatura. Il progettista può avvalersi, nell’affi namento dei calcoli, anche dei software

di progettazione gratuiti messi a punto da ArcelorMittal. Infi ne, diversi accorgimenti si possono sfruttare durante le fasi di preparazione in

offi cina e nel montaggio in cantiere di tali elementi composti.

Un’ultima immagine per mostrare cosa comporta dal punto di vista della progettazione antisismica utilizzare una colonna in solo calcestruzzo

oppure una colonna in calcestruzzo con all’interno un profi lo in acciaio. Con prove sperimentali si è testata la differenza di comportamento tra

queste due tipologie di colonna: quella in calcestruzzo soffre dei carichi ciclici applicati in sommità e arriva al completamento di soli otto cicli

di isteresi prima di collassare (failure). La colonna in calcestruzzo con inglobato un profi lo in acciaio leggero permette invece di raggiungere i

dodici cicli. È possibile, inoltre, osservare la differenza di energia assorbita, si passa da 33 KJ a 168 KJ. Dunque, in termini di resistenza sismica

e di “Robustness”, oltre che in termini di resistenza al fuoco, le tipologie strutturali miste possono essere utilizzate con successo. Il software

freeware “InERD” (Innovative Earthquake Resistance Design) per la progettazione di elementi duttili acciaio-calcestruzzo in edifi ci alti in zona

sismica sarà a breve disponibile sul sito internet di ArcelorMittal.


Cristal Tower (Mutua Madrileña) (249 m),

Madrid, Spagna

Architetto : Cesar Pelli


Espacio Tower (223 m)

Madrid, Spagna

Architects: Pei, Cobb, Fred & P.


Esempio di struttura mista acciaio-calcestruzzo

Dexia Offi ces (73 m), Esch-Belval - Luxemburg

Architetto : Vasconi Associés Luxembourg, Jean Petit Associated Architect


Hearst Tower, New York City (182 m),

Architect: Foster & Partners

Photo: Chuck Choi

Aspire Tower, Doha, Qatar (318 m),

Architetto: H. Simaan & Arep

Photo © A. Brossette - ArcelorMittal


Svolgo mansione di direttore tecnico presso Harpaceas, società che da vent’anni si occupa di tecnologie

informatiche, software e servizi specialistici per il settore delle costruzioni. Nel mio intervento vorrei parlare di

BIM, acronimo di “Building Information Modeling”, espressione nuova ma già molto attuale e della quale, penso,

si sentirà parlare ancora per molto tempo soprattutto nei prossimi anni.

Prima di entrare nel merito dell’intervento, vorrei fare un breve excursus sugli strumenti oggi a disposizione dei

progettisti e degli studi per il disegno e il calcolo delle strutture in acciaio e delle carpenterie metalliche in genere.

Oggi il progetto è essenzialmente guidato dalla produzione di Disegni, ciò nonostante almeno cinque tra le prime

grandi softwarehouse a livello mondiale stanno attualmente investendo moltissimo per superare questa fase

e dare nuovo impulso con nuove tecnologie informatiche. Stiamo sperimentando un periodo nel quale si tenta

di ridurre la documentazione cartacea, o quantomeno, di produrla nella maniera più automatizzata possibile.

Parallelamente, si sta operando con molto sforzo per aumentare e migliorare l’interoperatività interdisciplinare,

al fi ne di favorire e ottimizzare il dialogo tra tutti gli attori del settore: tra impiantisti e progettisti, tra progettisti

e architetti, tra questi ultimi e i costruttori etc. Si sta cercando di trovare delle soluzioni al problema dello

scambio delle informazioni, cercando di centralizzarle quanto più possibile, non tanto a disegno ma attraverso

la memorizzazione di dati in modelli 3D adeguati che risultino più semplici da imputare, da mantenere. Si sta

cercando, in altre parole, di dare impulso alla parametrizzazione, proponendola con strumenti alla portata di tutti,

ampliando la fruibilità del lavoro in multi-utenza, cioè il poter lavorare in più persone contemporaneamente sullo

stesso software, e di promuovere l’uso di disegni “associativi” piuttosto che statici.

1.4 Building Information Modelling – Nuovi strumenti per lo sviluppo costruttivo e per la gestione delle costruzioni in acciaio

Ing. Paolo Odorizzi


Harpaceas


Attraverso la modellazione 3D in particolare per le strutture in acciaio, ma non solo, sono oggi già disponibili tools di progettazione per

qualunque tecnologia strutturale. Abbiamo esperienza di progettazione 3D di opere di qualsiasi dimensioni, sia di tipologia infrastrutturale

(ponti ad esempio) che edile (residenziale, commerciale, industriale). Si progettano con modalità BIM sia le parti in acciaio che in cemento

armato, gettato in opera o in prefabbricato. Anche per quest’ultima area industriale, i prefabbricatori in cemento armato stanno guardando con

più attenzione nella direzione del miglioramento del processo progettuale, probabilmente proprio come risposta al settore delle carpenterie

metalliche che al momento dispone di strumenti software sicuramente più evoluti. Non sono escluse applicazione realizzate, prodotte e

montate in settori particolare quali quello dell’offshore, degli impianti sportivi, degli edifi ci di produzione di energia industriali piuttosto che per

edifi ci di una certa complessità architettonica come nel caso degli edifi ci progettati dall’architetto canadese Frank Gehry.

Oggi si tende a modellare in 3D per concentrare il più possibile le informazioni e per tenere sempre sottomano l’enorme quantità di dati che le

attività interdisciplinari relative ad un opera complessa richiedono di gestire. Le informazioni da memorizzare, mantenere e condividere sono

equivalenti spesso a centinaia di disegni. Con il modello 3D “BIM oriented”, posso interrogare il database su molte informazioni e in qualsiasi

momento. Possiamo trovarci in una riunione durante la quale ci viene chiesto ad esempio la quantità dei piatti da 10 mm oppure la ripetitività

nello specifi co progetto di una particolare tipologia di nodo strutturale. Può essere richiesta una qualsiasi informazione geometrica, e ce ne

sono tante a disegno non riportate, non disponibili o diffi cili da desumere a partire da quelli indicate. Può essere richiesto lo spazio di manovra

affi anco ad una passerella progettata per una verifi ca di funzionalità o di rispetto verso le voci di un particolare regolamento, può essere

richiesto quale sia la superfi cie calpestabile, di un certo gruppo di locali, o qualsiasi altro tipo di informazione: geometrica, di materiale o anche

di attributi, di costruzioni o di fasatura del progetto per la produzione piuttosto che per il montaggio. Queste informazioni diventano fruibili e

consultabili in poco tempo con i modelli BIM dotati di attributi propri: basta che nelle riunioni decisionali (riunioni di Model Review) vengano

messi a disposizione i modelli BIM realizzati, e che li si vadano ad interrogare in funzione delle necessità del momento.

Questi modelli e i corrispondenti strumenti, disponibili ad esempio con l’impiego di software come “Tekla Structure”, sono già molto diffusi

e hanno un grandissimo potenziale che, però ad oggi, è ancora sotto utilizzato. Manca l’esperienza di utilizzo e la capacità di valorizzazione

del dato in formato BIM. Solo in rarissime occasioni nei documenti di progetto si richiede il modello in aggiunta ai disegni come output

dimostrativo dell’attività progettuale.

Altro concetto importante è il poter disporre di visualizzazione 3D anche come conseguenza di una semplice e-mail inviata senza alcuna

necessità di software particolare fatta eccezione per l’omni-disponibile Internet Browser. Oggi esistono visualizzatori basati su plugin di IE che

consentono di gestire in 3D (signifi ca navigare, ruotare, zoomare, interrogare sui parametri, fi ltrare etc..) porzioni o interi modelli strutturali.

È intuibile da qualsiasi addetto ai lavori come un nodo mostrato attraverso disegni sia in genera le meno comprensibile di uno disponibile in

modalità 3D. L’utilizzo di questi particolari strumenti interattivi anche in contesti quali riunioni o incontri con il costruttore, il montatore o chi è

delegato all’acquisto dei materiali, permette di risparmiare del tempo e riduce la possibilità di “misunderstanding”. Spesso nella nostra attività

ci si trova nella situazione di dover verifi care situazioni tecniche al telefono con colleghi di lavoro con riferimento esplicito ad un oggetto o ad


un elemento strutturale: se entrambi gli interlocutori in ausilio alla telefonata disponessero del modello 3D interattivo a PC, si faciliterebbero di

molto lo scambio delle informazioni e con tutta probabilità si andrebbero a prendere decisioni più rapide e di migliore qualità.

Ancora un argomento importantissimo: la produzione di disegni automatici e associativi. Ecco un esempio semplicissimo, una colonna principale

in profi lo a doppio T con due travi secondarie. Oggi la produzione del disegno tecnico costruttivo di questa colonna si fa in automatico in una

frazione di secondo, con informazioni corrette, coerenti, esaustive. Con i comandi appositi si avvia la procedura e si ottengo immediatamente

i disegni di assemblaggio, di produzione, di posizionamento nello schema unifi cato dell’edifi cio. Si osservi nell’esempio a video come nel caso

mostrato le forature risultino al centro dell’elemento in anima e agli estremi sulle fl ange con forature quotate con precisione millimetrica.

Se si decide di apportare modifi che, nel mio esempio volutamente esagerate, come quella di dover ruotare l’asse principale d’inerzia della

colonna, è il BIM delegato alla ricostruzione geometrica 3D dei nodi coinvolti, al ricalcolo di tutte le lunghezze e all’aggiornamento in real-time

di computi e disegni. Tutto ciò che “dipendeva” da quell’orientamento viene ridefi nito essendone dipendente in virtù dei legami prestabiliti e

mantenuti dal software.

Lo scambio effi cace delle informazioni e il loro accumulo durante l’iter del processo progettuale è un aspetto importantissimo per la riuscita

dell’operazione edile in oggetto. Come tutti sanno e come posso sperimentare quotidianamente durante l’attività professionale, parecchi

studi professionali si occupano di progettazione solo fi no a un certo livello di avanzamento del progetto (esecutivo), senza interessarsi delle

fasi conclusive di costruzione e montaggio. La progettazione appare come frammentata e la carenza di informazioni, soprattutto quelle utili

trasversalmente rispetto alle differenti discipline progettuali, è fonte di fraintendimenti, ritardi, errori, riduzioni del livello di qualità, crescita di

costi, etc.

Esternalizzando la produzione dei disegni esecutivi rispetto ai calcoli, frammentando la progettazione di progetti in realtà unici e semplici,

affi dando calcoli strutturali o energetici a terze parti senza la necessaria informazione e senza un coordinamento adeguato, si impoverisce il

livello informativo del progetto.

Sappiamo che va purtroppo registrata proprio in Italia una ridotta dimensione media tecnica degli studi professionali in termini di disponibilità

di risorse umane. Ciò non aiuta e non comporta risparmi sul fronte della comunicazione e condivisione delle informazione. Spesso ci vuole

molto tempo ad ottenere disegni di progetto aggiornati. Soprattutto il settore del disegno carpenterie metalliche si è oltremodo specializzato.

Nonostante pressoché tutti gli studi di progettazione strutturale siano in grado di produrre disegni per casseri e carpenterie in cemento

armato, altrettanto non si può dire per i disegni da indirizzare alla produzione delle carpenterie metalliche. Gli strumenti e i software oggi

disponibili a progettisti e strutturisti, possono riempire questa lacuna, chiudendo il cerchio in maniera tale che un progettista che intenda usare

l’acciaio possa essere operativo e autonomo, fi no a gestire anche il dettaglio esecutivo con la precisione millimetrica, che l’acciaio tipicamente

richiede.

Si aggiunge poi l’esigenza di interdisciplinarietà. Nell’esempio che vi propongo di un medio impianto industriale con sostegni di varie linee di

tubazioni – le “pipeline”, si può notare l’uso della tecnica dei disegni di riferimento agganciati al modello 3D. Posso interrogare le dimensioni e

gli spazi, posso verifi care di aver rispettato le quote, i punti di supporto delle tubazioni, o ottenere qualsiasi altra informazione, e soprattutto

poso verifi care o prevedere le interferenze e prevedere e progettare gli spazi di manovra.

Il lavoro in multiutenza è un’opportunità tecnica ancora poco sfruttata in Italia, mentre viene maggiormente considerata in Francia, Inghilterra

e Germania con considerevoli vantaggi. In questi paesi infatti sono più richiesti i software con queste caratteristiche e sono più alti i numeri di

licenze vendute per uffi cio/azienda. Da ciò si desume la maggior propensione all’esigenza di lavoro in modalità multi utente. Le motivazioni per

lavorare contemporaneamente sullo stesso modello sono varie: senz’altro grazie ad essa si può fornire in minor tempo il risultato progettuale,

al tempo stesso si può sviluppare un team interno alla propria organizzazione più affi atato al quale affi dare specifi ci compiti progettuali, ciò a

tutto vantaggio del progetto.

Non va dimenticato l’aspetto della produzione diretta da BIM di fi les e istruzioni per le macchine di produzione controllate numericamente

tipicamente utilizzate nelle offi cine di costruzione. Come si può vedere nell’immagine, sulla fl angia della putrella fotografata in offi cina sono


marcati e punzonati le posizioni geometriche degli spazi nei quali assemblare gli irrigidimenti. Accanto alle linee di posizionamento degli inserti

notiamo l’indicazione della marca da saldare. L’attività della tracciatura è sostituita da attività automatizzata con risparmio considerevole

di tempo e mano d’opera. Oggi è possibile tracciare per via numerica, senza passare dal disegno esecutivo, far comunicare direttamente la

macchina utensile con informazioni che arrivano dal modello 3D. Un motivo in più per utilizzarlo e considerarlo. La tecnica chiamata “scribing”

è in fase di implementazione presso numerosi produttori di macchine utensili sia italiani che esteri. Si traccia con un punzone la posizione dove

verrà posizionato e saldato un certo pezzo, un rinforzo o un componente. Inoltre, la punzonatrice dinamica scrive a lato il nome del pezzo

così che l’addetto in offi cina riduca il rischio di compiere errori nelle fasi successive di lavorazione. Questo processo è in grado di produrre un

vantaggio tecnico sia perché i dati arrivano direttamente dai modelli 3D alle macchine utensili sia perché riduce drasticamente il tempo che

l’operatore e le maestranze in offi cina dedicano all’assemblaggio dei manufatti.

Una particolare attenzione va posta oggi nei riguardi del progetto delle fasi di produzione e costruzione, attività che tirano in causa una quarta

dimensione: l’asse dei tempi. La chiamiamo 4D ovvero la gestione del tempo, anche se c’è chi supera anche questo livello parlando anche

di 5D, ovvero considera anche l’asse del costo economico. Nell’ultima fase del progetto il progettista ha sottomano tutti gli strumenti per

defi nire, mostrare, verifi care, computare e poter impostare le tempistiche dei lotti di un certo edifi cio. Queste operazioni sono svolte da sempre

in caso di progettazioni di impianti industriali e raramente nel caso di edifi ci civili residenziali o commerciali. Il valore dell’informazione risulta più

elevato se a fi anco delle informazioni relative ai materiali e alla geometria si associano la quarta e la quinta dimensione informative.

I benefi t presentati spingono ad un cambiamento: orientano i contractors a far gestire i progetti con guida basata sui modelli piuttosto che

sui disegni. Tra le softwarehouse che si occupano di Building Information Modeling cito, ma non sono le uniche, Nemetschek, Autodesk,

Tekla, Intergraph, Bentley, Aveva, Cadmatic, etc... Tutte, ognuna in un segmento specifi co del settore delle costruzioni, stanno investendo

nella medesima direzione, cioè in queste nuove tecniche di progettazione e modellazione. Si tratta di un approccio progettuale, costruttivo

e gestionale caratterizzato da congruenza, affi dabilità e disponibilità immediata interdisciplinare, ottenuta attraverso l’accumulo delle

informazioni.

Il National Institute of Standards and Technology, un importante ente governativo americano, ha eseguito qualche anno fa una ricerca in cui si

evidenziava come il livello di produttività nel settore manifatturiero negli ultimi anni fosse sempre risultato in crescita con eccezione del settore

delle costruzioni nel quale l’analisi dimostrava invece un andamento stabile. Lo studio è stato un indice che ha fatto pensare che forse, dal

punto di vista informatico e tecnologico, nella fase progettuale si poteva fare qualcosa per migliorare la produttività. Lo studio stesso riportava

tra le cause di questo risultato negativo proprio la diffi coltà di comunicazione tra gli attori del processo di progetto. Ad ogni passaggio si perde

una parte delle informazioni, e una parte di responsabilità di questa perdita può essere imputata alla tecnica utilizzata, basata per lo più sui

disegni piuttosto che sui modelli.


Sono state svolte numerose altre ricerche, tra cui quella più recente, datata 2007, della McGraw Hill Construction che cito come link da

consultare su internet. Seppur con altre modalità e altre basi, esprime gli stessi concetti, la stessa esigenza emersa dalla ricerca del NIST. Dello

stesso parere anche il costruttore americano Thorton Tomasetti il quale afferma nella sua testimonianza che “coloro che non si occuperanno di

Building Information Modeling nei prossimi anni rischieranno di trovarsi fuori mercato in breve tempo”. Ancora dello stesso tenore le indicazioni

promosse dallo IAI - International Alliance for Interoperability - un’associazione che si occupa di studiare le interconnessioni tra i software del

settore, associazione di cui Harpaceas fa parte essendo iscritta al Capitolo Italiano IAI.

Riporto un esempio a sostegno di queste tendenza: la “concorrenza” all’acciaio, ovvero i gruppi di produzione di opere edili in cemento

prefabbricato, stanno investendo in questo settore. Il gruppo manageriale di “Consolis” produzione di prefabbricati, uno dei gruppi più forti in

Europa, si è reso conto che i progettisti in acciaio sono più abili e sfruttano meglio i 3D per i loro progetti. Consolis, ha recentemente deciso di

investire nella modellazione e progettazione BIM.

Infi ne vorrei indirizzare l’attenzione su alcune recenti costruzioni i cui modelli BIM 3D hanno guidato il fl usso di progetto. Il primo esempio è

il Cardinal Stadium, in Arizona, che presenta un’enorme quantità di oggetti metallici; gli impianti delle Olimpiadi del 2004 di Atene, o il nuovo

stadio di Wembley a Londra. Il modello di tutte queste strutture è stato realizzato non con un software architettonico ma con un software

strutturale: Tekla Structure, spesso con l’aiuto di un solo operatore per tutte le strutture. Sono comprese opere con il livello di dettaglio adatto

al materiale di cui sono costituite e con le indicazioni pronte alla produzione degli assemblati, inclusi bulloni, saldature, piegature, superfi ci ed

indicazioni sui materiali, dimensioni geometriche, etc. I disegni disponibili sono associati al modello ovvero ricalcolabili automaticamente sulla

base delle variazioni a modello.

Non occorre sottolineare come in queste strutture sia di fondamentale importanza la precisione geometrica, senza la quale non si riuscirebbe

a concluderne il montaggio. La precisione delle geometrie e degli studi di pre-assemblaggio è elemento importantissimo di risparmio di tempo

in sito. In alcuni casi estremi, come quello delle opere montate offshore, è di primaria importanza. Si pensi a quale potrebbe essere il danno

economico e temporale per un errore su una piattaforma rilevato solo in opera (cioè in mare!) magari a qualche decina di chilometri dal sito di

assemblaggio.

Ancora altri esempi di opere costruite orientando la progettazione ai temi del BIM: il nuovo terminal 5 dell’aeroporto londinese di Heathrow, gli

stadi dei recenti campionati europei in Portogallo, l’Arco Olimpico innalzato a Torino in occasione delle Olimpiadi invernali ed infi ne quello che è

uno degli edifi ci, al momento, tra i più alti al mondo, lo “Shanghai World Financial Center”, alto 492 metri.


Altri esempi sono le nuove torri di Londra, che hanno cambiato la fi sionomia della città, l’enorme nuovo complesso di hotel e casino in

corso di costruzione a Las Vegas, dal peso strutturale di oltre 65mila tonnellate, ed infi ne alcuni recentissimi esempi italiani quali la galleria

polifunzionale di Padova “Net-Center” oppure la nuova palazzina uffi ci di “Piquadro” realizzata in provincia di Bologna.


L’intervento Campari è un intervento che stiamo realizzando a Sesto San Giovanni, nato dalla collaborazione con Mario Botta a partire

dalla demolizione dello stabilimento Campari, che viene non solo dismesso, ma trasferito a Novi Ligure, dove sono concentrate molte delle

lavorazioni della Campari oltre alla produzione del famoso “Camparino”. Quindi, lo stabilimento di Novi Ligure sostituisce questo storico della

Campari di Sesto, che è stato il primo intervento ed il primo quartier generale della Campari.

Il nuovo intervento è costituito dalla facciata dell’edifi cio storico del 1903, emblema dell’azienda, integrata nella nuova realizzazione,

caratterizzata da un volume a ponte che scavalca e contiene questa “reliquia” della Campari primordiale, quasi una traccia antropologica di

questa costruzione.

Prima di parlare più approfonditamente di questo progetto, vorrei mostrarvene un altro, una torre sospesa realizzata insieme al Professor

Martinez, che ha realizzato la struttura e ha studiato la statica di questo fabbricato. Si presenta sostanzialmente come un cubo, un elemento

semplice dal punto di vista morfologico, tutto in vetro con strutture metalliche, costituito da impalcati orizzontali realizzati con strutture

metalliche anch’esse, piuttosto semplici ma che hanno la caratteristica di essere sospese e trattenute da funi, dalla sommità dove è realizzata

la struttura principale. Impalcati che, quindi, non hanno un appoggio su pilastri come solitamente avviene, ma che sono appesi e sono sorretti

dall’alto.

1.5 Il progetto dell’edifi cio Campari: Inserimento ambientale ed aspetti funzionali e compositivi

Arch. Giancarlo Marzorati


Studio Marzorati Architettura


TORRE SOSPESA – SESTO SAN GIOVANNI

L’inconveniente o la particolarità di queste funi consiste nel fatto che si aveva l’esigenza di non modifi care la loro posizione, non dovevano cioé

muoversi sotto sollecitazione dovute alle escursioni termiche. È stato necessario considerare tutte le sollecitazioni esterne, tenendo altresì

conto che nella parte interrata passa la metropolitana, che trasmette a tutta la struttura una serie di vibrazioni di notevole entità.

L’edifi cio è composto da quattro archi e da un volume rettangolare ruotato di 45° rispetto ad essi, con una pianta quadrata di 20 metri per

piano e un’altezza che raggiunge i 55 metri. L’altezza, purtroppo, era vincolata per via della vicinanza con gli aeroporti, mentre il progetto

iniziale era velleitariamente molto più alto e proporzionalmente anche più largo.

Si nota come la parte di vetro, costituita da pannelli quadrati modulari su tutti e quattro i fronti, sia, appunto, ruotata rispetto all’andamento

delle gambe in cemento armato, che costituiscono un elemento statico. Sulla sommità è posizionata poi una travatura reticolare in semplice

appoggio. Dalla pianta si comprende come la parte centrale sia costituita dai collegamenti verticali (scale e ascensori) e il perimetro sia invece

realizzato con quattro fronti assolutamente uguali fra di loro, orientati in modo diverso anche per sfruttare in modo ottimale il soleggiamento

e avere un’illuminazione il più possibile diffusa.


Nelle immagini si possono vedere alcuni momenti della costruzione: dal punto di vista statico si può affermare che l’edifi cio è nato con le

“gambe”, ovvero con i quattro pilastri, che sono stati anche utilizzati per realizzare gli impalcati uno sopra l’altro fi no alla sommità. Si vedono

poi le travature perimetrali che sorreggono gli impalcati di orizzontamento. Le gambe dell’edifi cio sono, dal punto di vista dimensionale, quasi

modeste, il che, durante la costruzione, faceva vibrare l’edifi cio al passaggio della metropolitana: ma ciò non preoccupava eccessivamente

il Professor Martinez che era sicuro che, con gli opportuni irrigidimenti e una volta completata la costruzione, si sarebbe raggiunta la piena

stabilità. Cosa che per altro è stata verifi cata alla fi ne della costruzione. Alcuni dettagli costruttivi mostrano come sono stati realizzati gli archi

e la loro centinatura e quindi la realizzazione delle parti in cemento armato. Si tratta di un vero e proprio “matrimonio” fra cemento armato e

acciaio, con cui è stato realizzato tutto il resto dell’edifi cio, comprese queste testate, che raccolgono quelle che chiamiamo “racchette”, nelle

quali convergono in sommità le funi che viaggiano da cima a fondo.

Ma torniamo all’edifi cio Campari: la fi losofi a di questo intervento prevede che lo stabilimento sia demolito e venga al suo posto realizzato un

edifi cio che accoglierà la sede della Campari mondiale, che oggi si trova in centro a Milano. L’edifi cio è ormai in avanzata fase di costruzione e si

abbina anche a due fabbricati residenziali che sono stati progettati sempre insieme a Botta, anch’essi in corso di realizzazione.

L’intervento è situato in un’area centrale di Sesto San Giovanni, dove lo stabilimento, ormai dismesso, occupava metà dell’area, di questo

viene mantenuto solo un piccolo lembo. Questa parte verrà recuperata e ospiterà il museo della Campari, nel quale verranno esposte tutte le

campagne pubblicitarie fi rmate dalla azienda in collaborazione con artisti del calibro di Depero ed altri nomi prestigiosi del primo Novecento.

In questa immagine si può vedere invece l’inserimento del fabbricato, composto dallo stabilimento dismesso e da altre parti, ovvero una

vecchia villa del 1830-35 che viene mantenuta e conservata; da una porzione di giardino storico, in cui ci sono esemplari arborei importanti

e signifi cativi e sottoposti a vincoli della sovrintendenza, che diventa giardino pubblico (sono conservati in questo giardino degli esemplari di

olmo che sono gli unici conservati in tutta Europa).

Il contesto in cui ci troviamo è particolare: un centro di un abitato che ha avuto notevoli sviluppi in pochissimo tempo. Da realtà di tipo agricolo

agli inizi del ‘900 ha avuto uno sviluppo industriale con l’avvento della Falck, della Marelli, la Breda, fabbriche che hanno dato poi il nome alla

città di “Stalingrado d’Italia”. Tutto questo non è stato casuale, perché se la prima ferrovia d’Italia era la Napoli – Portici, la seconda era la Milano

– Monza, proprio quella che serviva alla Falck per trasportare i rottami da cui si ricavava l’acciaio.


In questa realtà si trova dunque la Campari, in cui oltre alla parte di stabilimento mantenuta c’erano altri fabbricati in cui c’era

l’imbottigliamento e tutte le attività collegate alla produzione, mentre sul fronte di un’altra strada vi era l’altro ingresso-uscita per gli autotreni.

Da qui ogni giorno, almeno fi no a un anno fa uscivano oltre 730000 bottigliette di Camparino, da ciò si può immaginare quale fosse la

situazione viabilistica in un contesto abitato così urbanizzato e così importante come la città di Sesto, che conta 90000 abitanti.

Nella foto si vede la villa alta, la cancellata dietro cui c’è l’edifi cio del 1800, una realtà quindi che viene mantenuta ancora e qui dentro si

è conservato anche l’arredo del vecchio Camparino, il bar che c’era in piazza del Duomo a Milano, proprio all’inizio della Galleria Vittorio

Emanuele, che oggi è lo Zucca. Quindi nella villa, di cui si vede ancora uno scorcio interno e uno esterno, è ancora possibile vedere il bar

Camparino funzionante, almeno durante gli avvenimenti e i momenti dimostrativi che la Campari spesso organizza.

La facciata che ora si è deciso di conservare una volta era isolata, quando ancora non era stato realizzato l’ampliamento dello stabilimento; ora,

nel nuovo progetto, di cui in seguito si parlerà approfonditamente in particolare per l’aspetto strutturale, essa viene integrata e si è pensato a

un edifi cio a ponte, che successivamente si sviluppa nella parte laterale per ospitare tutti i dipendenti della Campari, anche se non più operai,

come era originariamente, ma impiegati.

L’approccio al progetto ha generato diverse ipotesi e soluzioni, tra cui si annoverano anche quella di realizzare un edifi cio che contornasse,

mantenendo la facciata principale, con dei nuovi fabbricati, l’intero contesto sul quale la facciata insisteva, o quella di creare una cortina su viale

Gramsci, che manteneva il verde, così importante e vincolato.

La soluzione fi nale, infi ne, è risultata quella che prevedeva che l’edifi cio fronteggiasse il viale laterale e continuasse lungo viale Gramsci, su cui

si attesta anche la facciata originale da mantenere e il verde del giardino storico, il quale fi nisce col salire e creare la collina, realizzata con una

struttura in legno lamellare, che è la copertura di una grossa lobby di 2000 mq che può essere utilizzata per i momenti più signifi cativi e di

promozione della Campari.

In pianta si possono così vedere i due fabbricati che fi niscono per contenere la lobby, che altro non è che il prato che sale su fi no a un’altezza

di una decina di metri, diventando una collina, e il ponte, di cui vi parlerà tra poco l’ingegnere Alborghetti, realizzato in struttura metallica. Le

residenze completano l’intervento.

PROGETTO CAMPARI – SESTO SAN GIOVANNI


Abbiamo preparato diversi modellini di prova, durante il percorso progettuale, così come disegni e rendering che aiutano a capire l’architettura,

la morfologia dei fabbricati e le facciate, che abbiamo voluto realizzare con laterizio e cotto, un materiale certamente non avulso da Sesto San

Giovanni: basta vedere la Falck, che aveva proprie fornaci proprio in Sesto perché il terreno argilloso consentiva di fabbricare i mattoni, che

per i forni Martin-Siemens erano fondamentali; quindi la presenza del laterizio ha queste ragioni importanti e sicuramente radicate nella nostra

storia e nella nostra realtà.

La facciata fatta di queste lamelle, orientate in modo diverso da fronte a fronte per consentire la penetrazione della luce all’interno degli uffi ci,

conferiscono al tempo stesso una sorta di vibrazione ai fronti anche dal punto di vista architettonico, coprendoli in modo discreto. Anche il

ponte, quasi, fi nisce per diventare un elemento che, benché prepotente, rispetta comunque la facciata storica del 1903.

Altre viste permettono di percepire meglio ciò che ho raccontato, compresa la posizione della collina e dei due fabbricati che compongono al

nuova sede della Campari.

Una suggestione notturna indica come il nostro concept sarebbe di lasciare alla sera accese le luci entro certi limiti di intensità, per creare

e mantenere la magia del luogo, tenuto conto anche del gioco della facciata, sostanzialmente ventilata, anche se in alcuni punti è quasi

una facciata a doppia pelle, perché l’edifi cio nella parte degli uffi ci ha una chiusura in vetro, è trasparente, seppure con vetri particolari (un

vetrocamera di 5 cm di spessore complessivo) che hanno altissime qualità dal punto di vista energetico.

L’edifi cio gode anche di alte tecnologie impiantistiche, poiché si pensa di attingere dalla falda con pompe di calore per ottenere il caldo e

freddo, utilizzando i vecchi pozzi che la Campari utilizzava per fare il Camparino. Le viste dall’interno dimostrano la voglia di mantenere il verde,

rendendolo un elemento di centralità, oltre che di interesse bucolico.

Nelle immagini delle lamelle viste da vicino si può notare come esse siano elementi orientati e inclinati in modo differente anche per creare una

trasparenza insieme a una discrezione che consentono l’irraggiamento omogeneo durante il giorno, perché il sole, muovendosi da una parte

all’altra, fi ltra prima nella parte inferiore e poi in quella superiore. Infi ne, concludo con qualche dettaglio delle passerelle, dove si vede anche la

facciata interna completamente a vetro e quella esterna in laterizio.


La progettazione dell’edifi cio Campari, che l’architetto Marzorati ha illustrato, prevede fondamentalmente due tipi di strutture: un fabbricato

multipiano, con destinazione d’uso uffi ci, caratterizzato da una struttura con vani scale ed ascensori in cemento armato, pilastri in acciaio

costituiti da profi li della serie HE con piatti di rinforzo di qualità S355 JO e travi saldate ad ali disuguali con doppia anima dotate di piolatura

Nelson. Si tratta quindi di elementi strutturali collaboranti in calcestruzzo-acciaio. Gli orizzontamenti sono ottenuti disponendo tra le travi

tegoli prefabbricati ad ali di gabbiano con getto di completamento. Questi ultimi appoggiano sulle ali inferiori delle travi principali in acciaio così

da poter contenere lo spessore strutturale in 53 cm a fronte di luci di calcolo importanti (12 m) e carichi applicati piuttosto severi. Lo schema

statico che ne deriva è quello di una struttura pendolare con controventi in cemento armato.

La seconda struttura è completamente in acciaio ed è a ponte, intesa come trave reticolare - o meglio, come due travi reticolari parallele di

tipo iperstatico: si vedrà, infatti, che le aste interne disposte a croce di S. Andrea, sono ridondanti. Le briglie superiori ed inferiori sono in profi lo

serie HE, di qualità S355 JO, disposte con l’anima parallela ai solai, le diagonali interne sono tutte in sezione circolare cava, di diametro costante

Φ273, ovviamente di spessore variabile in funzione degli sforzi presenti. I tre impalcati che costituiscono gli orizzontamenti del ponte, due in

corrispondenza della briglie ed uno interposto, sono ottenuti con travi piolate di tipo alveolare, per i necessari transiti longitudinali degli impianti

tecnologici, e con una lamiera grecata con getto di completamento.

1.6 Il progetto dell’edifi cio Campari: Aspetti statici e costruttivi di cantiere

Ing. Emanuele Alborghetti


Studio Ingegneria Alborghetti


L’intero edifi cio è stato modellato con uno dei software di Building Information Modelling, descritti in uno degli interventi precedenti. E’

possibile vedere la struttura del ponte, in cui si leggono le diagonali interne in Φ273, le briglie superiori ed inferiori, e gli orizzontamenti con

travi alveolari e l’edifi cio di nove piani, con dei nuclei scala piuttosto importanti e la struttura verticale ed orizzontale di travi e colonne in

acciaio.

Dal punto di vista della modellazione strutturale, l’edifi cio è riconducibile ad una serie di portali canonici, con doppia colonna e trave aggettante

da entrambe le estremità, alternati a colonne semplici con trave appoggiata sulla colonna, aggettante da un lato e vincolata al vano scala su

quello opposto a mezzo di piastre pre-annegate in fase di getto nel vano scala stesso e successiva saldatura in opera.

Nel modello dell’edifi cio, le parti blu sono quelle metalliche: è da osservare che la maglia strutturale di riferimento è di 12 metri per 12 metri. Si

tratta quindi di una distanza importante con sbalzi altrettanto importanti sia in una direzione, circa 2 metri, sia in direzione opposta (2,50 metri).

Da notare che le travi di coronamento, in c.a.p., insellate sulle travi in acciaio, hanno già le predisposizioni per i collegamenti con la facciata

ventilata. Le travi sono passanti sulle colonne per cui queste sono interrotte a ciascun piano, determinando una prevalenza della trave rispetto

alla colonna. Gli sbalzi creano qualche problema a livello di freccia elastica verticale, in particolare nelle zone terminali. Questi abbassamenti

sono stati governati con delle pre-deformazioni, ossia delle controfrecce elastiche in fase di lavorazione d’offi cina. Le sollecitazioni, pur

essendo l’edifi cio non particolarmente alto, risultano piuttosto impegnative, tant’è che le azioni trasmesse dalle colonne alle fondazioni sono

nell’ordine del milione di deca Newton.

L’intero complesso è stato verifi cato con analisi agli elementi fi niti di diverso tipo, al fi ne di cogliere gli aspetti strutturali più complessi.

Signifi cativa, in questa sede, è l’analisi, con elementi bi e tri-dimensionali della trave a cassone ad ali disuguali, condotta per meglio indagare il

comportamento della stessa, con particolare riferimento alla discontinuità ed alla non uniformità di carico indotta dalla geometria dei tegoli con

getto integrativo costituenti l’orditura secondaria del solaio.

Sforzi Von Mises travi e pilastri


Nella sezione verticale fatta in corrispondenza di uno dei fi li dell’edifi cio, si nota che la colonna di destra rispetto al vano scala risulta molto alta

in quanto in questa parte viene ad inserirsi nello spazio di tre impalcati consecutivi il ponte. Le travi sono passanti sulle colonne per cui queste

sono interrotte a ciascun piano, determinando una prevalenza della trave rispetto alla colonna.

In corrispondenza dei vani scala, come già sopra osservato, i telai risultano interrotti e la trave è, a sua volta, vincolata al vano scala tramite

delle piastre pre-ammarate, di cui si può vedere qualche dettaglio. Il particolare tipo del collegamento trave/colonna mostra come la continuità

verticale sia ottenuta con piastre e nervature che consentono il trasferimento degli sforzi. In allegato il dettaglio tipo di ammaraggio della trave

ad ali disuguali piolata e il vincolo verso il vano scala.

Dettaglio costruttivo: colonna circolare/travi Dettaglio costruttivo: continuità colonna/trave


Ecco alcune immagini dal cantiere scattate a partire dal maggio 2007, sullo sfondo si percepisce il vecchio edifi cio di cui parlava nel suo

intervento l’architetto Marzorati. Dal punto di vista operativo si è cercato di sfruttare al massimo i vantaggi della prefabbricazione fuori opera:

mentre in cantiere procedevano le fasi di demolizione e di costruzione delle opere di fondazione, in offi cina avanzava la costruzione delle

componenti strutturali in acciaio.

Maggio 2007

Luglio 2007

Agosto 2007

Luglio 2007

Luglio 2007

Giugno 2007 Giugno 2007


La struttura del ponte è formata da 16+16 elementi ad X affi ancati di 9 metri per 3 metri mutuamente vincolati tramite bullonatura ad alta

resistenza di classe 10.9, M36. Proprio per le dimensioni del ponte è stato necessario prefabbricare in offi cina tutte le parti, trasportarle ed

assemblarle in cantiere ed organizzare i sollevamenti con le gru necessarie.

Il ponte sviluppa su una luce di 48 metri, l’altezza tra le briglie è di 9 metri, la distanza fra le due briglie è di circa 15 metri, il passo delle travi

alveolari è di 3 metri e tra una trave alveolare e la successiva è presente una lamiera grecata di tipo canonico, su cui è stato effettuato il

getto di completamento che ha costituito il piano fi nito rustico dell’edifi cio, ovviamente previa disposizione di armatura lenta necessaria e di

opportuna piolatura Nelson dell’ala superiore delle travi alveolari.

Ottobre 2007

Ottobre 2007

Ottobre 2007

Gennaio 2007


Una delle più accreditate defi nizioni della sostenibilità identifi ca lo sviluppo sostenibile come un modello di sviluppo in grado di rispondere

adeguatamente alle necessità attuali, senza compromettere la capacità delle generazioni future di soddisfare le proprie esigenze (Bruntland

Report, 1987). Si può così interpretare sia la sostenibilità in termini sociali ed economici sia quella nel campo delle costruzioni edilizie.

Vi proporrò alcuni spunti per ragionare sulla costruzione sostenibile, che in inglese viene denominata con i termini Sustainable Building o Green

Architecture, e quindi, visto che il tema di questo seminario sono gli edifi ci a grande altezza, cercherò di aiutarvi a rispondere alla domanda:

quanto è green un grattacielo?

Vi sono ormai numerose check list di requisiti messe a punto da enti nazionali e internazionali per verifi care la sostenibilità di un progetto

edilizio. Oggi io vi propongo di fare riferimento alle raccomandazioni prodotte dal Royal Institute of British Architects (RIBA).

Fra le raccomandazioni di RIBA vi sono le seguenti:

• minimizzare l’impiego dell’energia proveniente da combustibili fossili, combustibili che nei prossimi trent’anni si esauriranno;

• fare uso di materiali riciclati e rinnovabili, tenendo in considerazione l’intero ciclo di vita di un materiale da costruzione, da materia prima a

scarto che può essere reimpiegato;

• evitare l’impiego di prodotti chimici che diminuiscono lo strato di ozono;

• sfruttare l’illuminazione naturale;

• sfruttare i bacini naturali;

• impiegare materiali che non producono emissioni nocive, come ad esempio i composti organici volatili (VOC), all’interno degli ambienti;

• sfruttare la ventilazione naturale associata a una strategia di controllo climatico che riduca l’uso della climatizzazione artifi ciale pur

mantenendo condizioni di comfort;

• sfruttare l’energia solare sia in termini passivi che attivi;

• installare sistemi di gestione dell’edifi cio user-friendly (perché sistemi di gestione dell’edifi cio diffi cili da utilizzare fi niscono per non essere

utilizzati);

• verifi care la possibilità di generare localmente energia elettrica impiegando sistemi di micro-coogenerazione termica ed elettrica;

• sfruttare il terreno per smorzare i picchi di temperatura sia invernale che estiva;

• effettuare la raccolta delle acque meteoriche e riutilizzare le acque grigie;

• creare un ambiente esterno gradevole e abitabile, minimizzando l’uso del suolo.

1.7 Considerazioni sulla sostenibilità ambientaledegli edifi ci alti

Prof. Marco Filippi


Politecnico di Torino – ITAC


RWE AG Main Offi ce Building Essen (Deutschland), Ingenhoven

Overdiek & Partners, 1996 - 120 metri

RWE AG Main Offi ce Building Essen (Deutschland), Ingenhoven

Overdiek & Partners, 1996.

Tutte le fi nestre dell’edifi cio sono costituite da elementi

apribili per sfruttare la ventilazione. Fatta eccezione per

condizioni meteorologiche estreme (che possono verifi carsi

il 20% dei casi) l’edifi cio è ventilato naturalmente….....gli

elementi a bocca di pesce posizionati fra gli strati vetrati

servono a integrare i sistemi di protezione solare…..elementi

piani controllano i fl ussi d’aria entranti e uscenti all’interno

del corridoio vetrato(D.LloydJones, Architecture and the

Environment)

Vediamo un paio di edifi ci alti riconosciuti come esempi di “architettura sostenibile”.

Il primo caso è quello dell’edifi cio RWE AG Main Offi ce Building costruito nel 1996 a Essen, alto 120 metri, caratterizzato da una facciata

“a doppia pelle” con una intercapedine in cui passa l’aria. L’aria esterna, che può essere veicolata all’interno dell’ambiente (per sfruttare la

ventilazione naturale nei momenti in cui le condizioni meteorologiche esterne sono favorevoli) entra nell’intercapedine attraverso una presa

di aria fatta “a bocca di pesce” che costituisce una sorta di fascia marca piano. Ad ogni piano la metà inferiore di ogni “bocca” è dedicata

all’ingresso dell’aria esterna, mentre la metà superiore è dedicata alla fuoriuscita dell’aria viziata.

Dai critici venne descritto in questo modo:……Tutte le fi nestre dell’edifi cio sono costituite da elementi apribili per sfruttare la ventilazione. Fatta

eccezione per condizioni meteorologiche estreme (che possono verifi carsi il 20% dei casi) l’edifi cio è ventilato naturalmente….....gli elementi

a bocca di pesce posizionati fra gli strati vetrati servono a integrare i sistemi di protezione solare…..elementi piani controllano i fl ussi d’aria

entranti e uscenti all’interno del corridoio vetrato.

Un altro famoso edifi cio alto, circa 260 metri, è quello progettato da Norman Foster & Partners nel 1998 per la CommerzBank a Francoforte,

un edifi cio che presenta grandi serre inter-piano. Il taglio dell’edifi cio dato da queste serre porta la luce naturale e le serre sono ventilate, come

mostrano le frecce colorate in blu e in rosso sul disegno.

L’architetto lo descrisse come il primo grattacielo ecologico del mondo, infatti ….. bisognava immaginare i giardini pensili come veri e propri

polmoni verdi, la cui vegetazione sarebbe divenuta talmente rigogliosa da provvedere in qualsiasi momento l’edifi cio di aria fresca e umida a

suffi cienza, anche senza impianto di condizionamento………….un edifi cio che attraverso la disposizione dei suoi soli volumi si trasformava in un

organismo ottimale dal punto di vista climatico ed energetico e da questo traeva la sua forza architettonica.

Benché ambedue gli edifi ci citati siano riconosciuti dalla critica architettonica come esempi di architettura sostenibile, a ben vedere la

sostenibilità non è una realtà, ma piuttosto il frutto di una narrazione favolosa, mitologica: l’aria sembra insinuarsi “eroicamente” all’interno

degli edifi ci, superando ostacoli che a prima vista sembrano insormontabili (infatti lo sono, se si confrontano la pochezza delle forze di tiraggio

naturale con la grandezza delle resistenze al moto); la trasparenza degli edifi ci è tale da “smaterializzarli” (fatto non vero, dal momento che

le ampie superfi ci vetrate richiedono impattanti schermature solari in facciata); la luce naturale penetra “come un dardo” negli ambienti

raggiungendo spazi assai lontani dalle superfi ci trasparenti attraverso plurime rifl essioni (fatto non vero, se si considera che ad illuminare gli

ambienti è prevalentemente la volta celeste con la sua luce diffusa).

Peraltro non sono mai stati pubblicati consuntivi sui consumi energetici di edifi ci come quelli di cui si parla né sono mai stati resi noti confronti

fra i risultati attesi a progetto ed i risultati ottenuti post-occupazione.


COMMERZBANK BUILDING Frankfurt am Main (Deutschland),

Norman Foster & Partners, 1998 - 259 metri

L’architetto lo descrisse come “il primo grattacielo ecologico del mondo”…..

bisognava immaginare i giardini pensili come veri e propri polmoni verdi, la cui

vegetazione sarebbe divenuta talmente rigogliosa da provvedere in qualsiasi

momento l’edifi cio di aria fresca e umida a suffi cienza, anche senza impianto di

condizionamento………….un edifi cio che attraverso la disposizione dei suoi soli volumi

si trasformava in un organismo ottimale dal punto di vista climatico ed energetico e

da questo traeva la sua forza architettonica

(M.Quadra, Domus, 1997)

COMMERZBANK BUILDING Frankfurt am Main (Deutschland), Norman Foster &

Partners, 1998.

Ma come funzionano realmente questi edifi ci cosiddetti sostenibili? Sono i dispositivi tecnologici progettati in modo davvero effi cace? Con

quale effi cienza si raggiungono i risultati che si vogliono ottenere?

Io credo che occorra distinguere fra “mitologia” e “conoscenza”: le frecce colorate che rappresentano il movimento dell’aria e le rette che

rappresentano i raggi solari, sono utili per concettualizzare le intenzioni progettuali, ma dietro di esse devono esserci valutazioni quantitative e,

ove necessario, analisi di comportamenti su modelli in scala.

Io credo che la sostenibilità debba essere misurata, debba essere verifi cata, debba essere oggettivata; non basta dichiararla perché diventi

reale: “costruire sostenibile” vuol dire avere consapevolezza delle scelte effettuate.


Per favorire l’edilizia sostenibile è certamente necessaria

• un’amministrazione pubblica che incentivi la costruzione durevole

• una committenza interessata al ciclo di vita dell’edifi cio, in grado di ragionare con i progettisti sul costo globale dell’intervento (costo di

investimento più costo di gestione)

• un costruttore che si impegni a costruire come da progetto, senza inserire varianti in corso d’opera alla ricerca di soluzioni meno costose sul

piano dell’investimento iniziale

• una industria impegnata a ragionare sull’intero ciclo di vita del prodotto

• un team di progettazione caratterizzato da una pluralità di competenze, fra cui quella del consulente energetico e, ove possibile, quella del

facility manager, ovvero di colui che gestirà l’edifi cio negli anni a venire

• un ente di certifi cazione in grado di controllare il processo edilizio e di garantire il raggiungimento degli obiettivi di sostenibilità (si stanno

sviluppando in Italia e nel mondo diverse procedure di certifi cazione – BREAM, LEED, SBC ecc.)

In particolare il team di progetto deve essere un team ricco delle più diverse competenze; quindi gioca un ruolo determinante, per il diffondersi

della Green Architecture, la formazione universitaria, ancora troppo condizionata da vecchi schemi.

Ma , infi ne, quanto è green un grattacielo?

Certamente in questa tipologia di edifi ci la ridotta occupazione del suolo è un vantaggio, ma per molti altri aspetti, rispetto ad un edifi cio che si

sviluppa in linea su pochi piani, si hanno svantaggi da valutare con molta attenzione.

Per costruire un grattacielo ci vuole cemento armato, acciaio, vetro, tutti materiali con un forte valore di energia inglobata.

È diffi cile ventilare naturalmente un grattacielo poiché la velocità del vento cresce molto staccandosi dal suolo e, essendo la struttura in

elevazione totalmente esposta, non si può giocare sul terreno per smorzare i picchi di temperatura invernali ed estivi.

Per un grattacielo l’impiego di sistemi di climatizzazione artifi ciale è assolutamente necessario; inoltre il grattacielo non può funzionare senza

sistemi di trasporto verticali, i quali comportano rilevanti consumi energetici.

La raccolta delle acque meteoriche così come lo sfruttamento dell’energia solare richiedono una superfi cie orizzontale signifi cativa, superfi cie

orizzontale che il grattacielo, sviluppandosi in altezza, non ha.

Peraltro per lo sfruttamento dell’energia solare non si utilizzano quasi mai le superfi ci verticali poiché buona parte di esse non sono ben

esposte, raccolgono una minor quantità di energia solare rispetto alle superfi ci orizzontali (dal 20 al 30% in meno), non possono essere rese

opache perché occorre far entrare molta luce naturale e comportano notevoli problemi di manutenzione.

Infi ne un grattacielo richiede complessi sistemi di gestione dell’edifi cio (Building Management System BMS) per controllare schermature solari,

sistemi di integrazione tra luce naturale e luce artifi ciale, impianti di rivelazione ed estinzione incendio ecc……….e quindi sono indispensabili

complesse e costose manutenzioni che vanno contro il concetto stesso di sostenibilità.

La valutazione oggettiva delle alternative

tecnologiche

Simulazione numerica

Analisi su modello reale


un Team di Progettazione caratterizzato

dalla presenza di una pluralità di

competenze disciplinari, che si pone chiari

obiettivi di sostenibilità e che opera con

un approccio progettuale integrato

Un ente di certifi cazione in grado di

controllare il processo edilizio e di

garantire il raggiungimento degli obiettivi

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