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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.