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Tecnologia

Valeria Zacchei *

290 MulberrySHoP Architects.

Il mattone nelleraparametrica

Il vincolo dellinvolucro con muratura faccia a vista per i due fronti su strada,

dettato dai regolamenti edilizi locali, si rivelato unopportunit per elaborare una

risposta innovativa, senza imitare il passato e sfruttando al meglio le potenzialit

delle nuove strumentazioni digitali a supporto della progettazione

Quello che mancava

allinizio del Vente-

simo secolo era lin-

formazione necessaria per compiere

un reale cambiamento nel modo in

cui costruiamo. Oggi abbiamo con

noi strumenti per rappresentare e tra-

sferire informazioni in modo istan-

taneo e completo. Essi permettonoconnessioni tra la ricerca, il progetto,

la rappresentazione e la produzione,

che non sono mai esistite dalla spe-

cializzazione iniziata durante il Ri-

nascimento (Kieran Timberlake,

Refabricating architecture: how

manufacturing methodologies are

poised to transform building con-

struction, New York, Mcgraw-hill,

2003).

Gli architetti dello studio SHoP

(Sharples, Holden, Pasquarelli), consede a New York, sono senza dub-

bio tra i pi dinamici sperimentatori

delle opportunit offerte dalle nuove

tecnologie digitali volte a esplorare

lunione tra la progettazione 3D e la

fabbricazione 3D, creando lavori che

spaziano da oggetti e superfici sculto-

rei a interi edifici. Al centro di questo

processo si trova la Building Infor-

mationModeling(BIM), una piatta-

forma software in grado di generare

e gestire i dati relativi a un edificiodurante tutto il suo ciclo di vita.

In genere, un modello BIM impiega

software di visualizzazione tridimen-

sionali, modificabile in tempo reale,

dotati di modellazione dinamica per

aumentare la produttivit nella pro-

gettazione degli edifici e delle co-

struzioni. Il processo produce il Buil-

ding Information Model(anchesso,

abbreviato, BIM): un file-databasedi

progetto che contiene la costruzione

della geometria, le relazioni spaziali edi contesto, oltre alle quantit e alle

propriet dei componenti impiegati

nelledificio.

La questione se continuare a fare pro-

dotti unici o fare variazioni multiple

di un prodotto una di quelle che gli

architetti dello studio SHoP dimo-

strano di porsi, soprattutto di fronte

a nuovi fattori che stimolano unevo-

luzione nelle dinamiche processuali e

produttive tradizionali: prima di tutto,

le funzionalit avanzate della proget-tazione parametrica, che consente ai

progettisti di prevedere molti dei vin-

coli legati alle tecnologie impiegate;

in secondo luogo, levoluzione delle

macchine a controllo numerico e dei

dispositivi di produzione, che per-

mette nuovi gradi di libert in alcuni

tipi di produzione dei componenti.

Un esempio interessante di questo

approccio rappresentato dalledifi-

cio sito al numero 290 di Mulberry

Street, a New York.290 Mulberry definito dal suo

contesto, attraverso una risposta di-

retta alla zonizzazione e alle locali

normative edilizie, scrivono i pro-

gettisti. Situato nella zona di Nolita,

a Manhattan, ledificio delimitato a

nord da Houston Street e a ovest da

Mulberry Street, sulla quale, poco di-

Local building rules about main faades represented a challenge to develop an

advanced faced bricks envelope. Innovative solutions have been found by usingnew digital design supports, without imitating existing architecture

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stante, sorge il Puck Building, storico

edificio con involucro in mattoni fac-

cia a vista. I regolamenti edilizi locali,

nel tentativo di promuovere soluzioni

progettuali di tipo tradizionale e di

imitazione del classico, chiedevano

specificamente un involucro in mu-

ratura per i due fronti prospicienti le

due strade.

Tuttavia, stato proprio questo vin-

colo a creare lopportunit di rein-

terpretare le normative edilizie con

un approccio contemporaneo, cre-

ando una risposta innovativa al tema

dellinvolucro con muratura faccia a

vista e al tipo di dettaglio correlato,

senza imitare il passato ma, anzi, sfrut-

tando al meglio le possibilit offerte

dalle nuove strumentazioni digitali a

supporto della progettazione.Il cantiere, durato quasi due anni,

stato completato nel 2009. Ledificio

alto 13 piani, ospita locali commer-

ciali ai piani terra e interrato e nove

appartamenti ai livelli superiori.

La struttura composta da un tradi-

zionale telaio in calcestruzzo a maglia

regolare, mentre la facciata realizzata

in pannelli prefabbricati standardiz-

zati ad andamento ondulato. La di-

mensione contenuta del lotto e lalto

valore immobiliare nellarea hannocostretto i progettisti a ottimizzare

lo spessore degli elementi di facciata:

massimizzare larea utile delledificio

minimizzando lo spessore delle chiu-

sure verticali stato il primo criterio

progettuale adottato, cui si sono pre-

sto aggiunti i vincoli legati al mate-

riale e al processo costruttivo.

La scelta progettuale stata quella di

reinterpretare le tradizionali chiusure

verticali in laterizio creando pannelli

prefabbricati in calcestruzzo con unparamento in laterizio ad andamento

ondulato.

Pur essendo fortemente caratterizzati

nellaspetto, i pannelli sono comple-

tamente standardizzati dal punto di

vista produttivo, in modo da tenere

sotto controllo i costi realizzativi: ren-

dendo flessibile la realizzazione di un

La struttura compostada un tradizionale telaioin calcestruzzo a magliaregolare, mentre la facciata realizzata in pannelliprefabbricati standardizzatiad andamento ondulato.

Utilizzando un unico stampo-matrice sono stati realizzatidiversi tipi di controstampo,corrispondenti ai diversi tipidi pannelli impiegati.

sistema standard di componenti pre-

fabbricati, rivestiti in mattoni faccia a

vista, i progettisti sono r iusciti a otte-

nere un ottimo effetto contenendo gli

oneri di produzione e mantenendo

sotto controllo la qualit della finitura

e dellesecuzione dei singoli compo-

nenti.

Le facciate nord e ovest sono state,

dunque, realizzate con pannelli pre-

fabbricati in calcestruzzo, con para-

mento di mattoni faccia a vista, pro-

dotti in stabilimento, consegnati in

cantiere e posati in opera con una g ru.

Il fissaggio tra facciata e struttura

assicurato da un profilo tubolare in

acciaio ancorato ai pannelli prefab-

bricati e imbullonato al profilo di

rinforzo ad L anch'esso in acciaio

100x100x15 mm agganciato allo spi-golo superiore della lastra strutturale

orizzontale in c.a. Alla testa del solaio

applicato un pannello isolante igni-

fugo di spessore 20 mm. I serramenti

sono dotati di telaio in alluminio e

cristalli vetrocamera 6/12/6.

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Nelle fasi progettuali iniziali, sono

stati utilizzati Rhino e Autocad, suf-

ficienti a ideare concept e studi di

fattibilit, ma, nel passaggio alla fase

definitiva del progetto, SHoP ha de-

ciso di adottare il BIM come stru-

mento operativo, modellando ledi-

ficio con Revit.

Le implicazioni legate alla prefab-

bricazione e alla costruibilit hanno

spinto il teama lavorare contempora-

neamente su due scale diverse: quella

del pannello e quella delledificio.

Alla scala delledificio, lintero pro-

getto stato modellato in Revit che,

grazie al principio dellinteroperabi-

lit delle piattaforme BIM, in grado

di ricevere e processare le informa-

zioni provenienti da altri software e

di fornire tutti i documenti a corredodel progetto.

Contemporaneamente, per lo studio

di dettaglio dei pannelli sono stati uti-

lizzati software specificamente r ivolti

alla produzione e in grado di inter-

facciarsi con le macchine a controllo

numerico presenti negli impianti

produttivi. Inizialmente, stato uti-

lizzato Digital Project, estremamente

preciso nel definire lassemblaggio dei

pannelli, ma poco adatto a un tipo di

progettazione iterativa; a questo sof-tware stato dunque affiancato Ge-

nerative Components che, invece,

ha reso possibile modellare con pi

flessibilit i mattoni, i loro giunti, le

loro reciproche posizioni e quantit. I

singoli elementi di laterizio non po-

tevano sporgere rispetto ai loro vicini

di oltre 20 mm; inoltre, si doveva ot-

tenere che il movimento complesso

dei pannelli dialogasse con la spazia-

tura dei pilastri per tutta laltezza, dal

pavimento al piano, e con il disegno

delle finestre. Attraverso lutilizzo di

modelli diversi, il teamha creato un

processo bottom-up, che riguarda la

posizione dei mattoni, e un processo

top-downfocalizzato sul progetto del

pannello in calcestruzzo.

La gestione delle informazioni ha

rappresentato una grande sfida, do-

vendo controllare, oltre alla geome-

tria complessa, una cospicua serie di

altri parametri tra cui il sito, i costi, icodici normativi, i ricorsi dei mattoni,

il peso finale del pannello, il suo tra-

sporto, fabbricazione e posa in opera.

Poich la facciata doveva essere ri-

spondente a questi parametri, sia in

fase di progettazione che in quella di

costruzione, stato essenziale lim-

piego di una piattaforma di software

di progettazione avanzati e intero-

perabili: caratteristiche, queste, delle

piattaforme BIM (Building Infor-

mation Modeling). In breve, i pan-nelli, progettati con Digital Compo-

nents, ricevevano informazioni sui

mattoni direttamente da Generative

Components, consentendo modifi-

che istantanee e, allo stesso tempo, un

controllo estremamente accurato del

progetto. I dati prodotti da entrambi

i sofware venivano poi raccolti e pro-

cessati da Revit. Rendendosi neces-

sario limpiego di differenti software

per problemi specifici, ha avuto una

grandissima importanza la possibi-

lit di gestire dati di diverso tipo in

ununica piattaforma BIM, tenendo

sotto controllo gli errori. Date la

specifica realt del processo di pro-

gettazione e le necessit di controllo

degli aspetti produttivi e costruttivi,

i diversi software sono stati utilizzati

come unopportunit per effettuare

una doppia analisi sui dati e sulla ge-

ometria. Il modello digitale finale in-

corpora dati tecnici e di costo, ed stato utilizzato anche per fabbricare i

prototipi del pannello.

La nostra capacit di creare semplici

regole velocemente, provarle e cam-

biare immediatamente si prestava al

compito a portata di mano; la piatta-

forma impiegata era chiara e precisa,

ancora abbastanza aperta per soste-

nere un processo di progettazione che

stato in continuo mutamento. Allo

stesso tempo, questo progetto stato

scelto per diventare il primo a testaree implementare la nostra piattaforma

BIM, Revit, dice Cr is Sharples,part-

nerdello Studio.

Modello del pannello realizzato con Digital Project.Modello delle connessioni tra pannello e struttura portante realizzato con Digital Project.

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Naturalmente, per una corretta pro-

gettazione e modellizzazione dei

pannelli si resa necessaria una cono-

scenza approfondita dei processi in-

dustriali di prefabbricazione fin dalle

prime fasi ideative:i primi confronti

con produttori di pannelli prefabbri-

cati in calcestruzzo e laterizio sono

stati di grande aiuto e riferimento per

i progettisti, sebbene molte variabili

differissero fra gli stessi prefabbrica-

tori (per esempio, il peso della strut-

tura in calcestruzzo, il tipo di arma-

tura, lo spessore del copriferro, i me-

todi di connessione, e cos via).

Per la modellizzazione del pannello,

era necessaria una precisione tale da

consentire tolleranze molto piccole

tra i corsi di mattoni, ma allo stesso

tempo occorreva una flessibilit taleda permettere modifiche man mano

che i pannelli venivano studiati nel

dettaglio. Per raggiungere il risultato

desiderato, sono stati sviluppati degli

scriptspecifici per il progetto, per il

controllo di possibili variazioni come

la dimensione dei mattoni, il tipo di

giunto, la sovrapposizione minima

tra i mattoni stessi, la dimensione e la

posizione dei giunti tra i pannelli, la

posizione delle finestre.

I pannelli sono stati realizzati a par-tire da un positivo, uno stampo-

matrice ricavato in una lastra di ela-

stomero attraverso fresatura da pieno,

utilizzando una macchina a controllo

numerico gestita direttamente dai

fileelaborati dai progettisti; su questa

matrice sono stati poi realizzati dei

controstampi in gomma, utilizzati

per tutti i pannelli. Il controstampo

riproduce un negativo della geome-

tria del pannello e prevede lallog-

giamento dei singoli mattoni, la loroinclinazione e lo spessore del giunto

e, in sintesi, garantisce laspetto finale

del pannello stesso; in questo con-

trostampo sono poi stati inseriti i

mattoni, si predisposta larmatura e

si eseguito il getto di calcestruzzo.

Poich il costo dello stampo-matrice

alto rispetto al costo dei contro-

stampi e dellintera facciata, era au-

spicabile generare la maggiore va-

riet di forme per i pannelli a partire

dal minor numero di stampi. Mentre

la produzione dei pannelli stata og-

getto di appalto (e delle conseguenti

offerte al ribasso), la prototipazione

di stampo e controstampo stata re-

golata da un contratto a parte (con

la societ Architectural Polymers),

consentendo ai progettisti di assi-

curarsi questo aspetto e creare pro-

Dettaglio in pianta di un pannello: landamento ondulatodella superficie ottenuto con sporgenze e rientranzeprogressive di 95 mm rispetto al piano di facciata.

Dettaglio del sistema di facciata. Dallesterno versolinterno: pannello prefabbricato in cemento armatoe paramento in laterizio; camera daria 50 mm;telaio con correnti e montanti metallici coibentatocon pannelli isolanti da 95 mm; barriera al vapore;lastra in cartongesso 15 mm.

Nodo facciata- solaio. Dallalto verso il basso:pavimentazione in tavolato di noce 20 mm; strato di posa10 mm; serpentine del sistema radiante a pavimento20 mm; guaina impermeabilizzante; pannello in legno

compensato 15 mm; membrana per isolamento acustico;lastra orizzontale in calcestruzzo armato 205 mm;pannello prestampato con doghe in acciaio zincato25 mm; soffitto in lastre di cartongesso 15 mm.

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totipi efficaci sin dalle prime fasi

progettuali. La ricerca e lo sviluppo

sono stati particolarmente accurati

nel testare questa parte del processo

produttivo. La posizione del rive-

stimento in mattoni, il rapporto tra

ogni singolo mattone e i suoi vicini e

la forma data ai giunti di malta sono

tutti controllati attraverso questo

componente. Di conseguenza, unac-

curata realizzazione dello stampo-

matrice risultata di cruciale impor-

tanza. Nella progettazione esecutiva

del pannel lo, i progettisti sono infine

riusciti a controllare i costi e le va-

riabili di produzione utilizzando un

unico stampo positivo e realizzan-

dovi sopra i controstampi in nega-

tivo in maniera articolata, in modo

da ottenere un certo grado di varia-bilit, ben leggibile nel disegno della

facciata: ogni pannello del sistema di

involucro stato progettato per es-

sere ricavato da uno stampo unico.

La prefabbricazione dei pannelli ha

consentito un miglior controllo della

qualit del prodotto e un minor co-

sto r ispetto alla realizzazione in opera.

Il prefabbricatore (Saramac, societ

canadese), durante la progettazione

esecutiva del pannello, ha realizzato

un proprio modello digitale, testatoripetutamente dai progettisti per ve-

rificarne eventuali incongruenze.

Poich ledificio rientra in un con-

testo di investimento immobiliare di

tipo speculativo, luso del Building

Information Modelingha mostrato i

suoi vantaggi anche nella gestione del

progetto, dalla fase ideativa a quella

realizzativa.

Innanzitutto, un modello BIM in

grado di fornire documentazioni con-

gruenti e istantaneamente aggiornate

a corredo del progetto, agevolando le

operazioni di computo, di stima delle

quantit e di gestione delle fasi tem-

porali del cantiere, consentendo una

migliore gestione delle maestranze

coinvolte e verificando i costi legati

agli imprevisti.

Oltre a controllare in modo esatto

lesecuzione dei pannelli, ha consen-

tito di effettuare valutazioni di tipo

strutturale, energetico e impiantistico

in modo coordinato, accertando las-senza di interferenze tra i sub-sistemi

tecnologici e garantendo livelli quali-

tativi decisamente alti.

Limpiego di piattaforme BIM, avva-

lendosi della caratteristica di interope-

rabilit tra i diversi software, permette

un grado di previsualizzazione delle-

dificio che pu essere estremamente

accurato, permettendo di prevedere

e affrontare i problemi pi frequenti

ben prima che avvengano in cantiere,

riducendo, dunque, i tipici errori chesi possono verificare nel passaggio

dalla fase di progettazione esecutiva a

quella realizzativa.

* Architetto, PhD, Universit di Bologna

Controstampo in gomma.

Uno dei pannelli prefabbricati: i progettisti hanno sceltodi mostrare la struttura del pannello nel risvolto incorrispondenza delle finestre.

Facciata su Mulberry Street. Modello BIM (Revit) per lo studio del sistema di facciata.