Edifi ci a Grande Luce Nuove tecnologie dell acciaio applicazioni al campo dell Architettura e dell Ingegneria Edile

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1 Edifi ci a Grande Luce Nuove tecnologie dell acciaio applicazioni al campo dell Architettura e dell Ingegneria Edile Atti dei seminari 61 POLITECNICO DI TORINO DISET SOCIETÀ DEGLI INGEGNERI E DEGLI ARCHITETTI IN TORINO Con il Patrocinio: Dottorato ITAC Innovazione Tecnologica per l Ambiente Costruito.

2 Stazione Lehrter di Berlino Architetto: gmp Von Gerkan, Marg und Partners Foto: Marcus Bred

3 Indice secondo seminario Edifi ci a Grande Luce 2.1 L involucro edilizio: rapporto tra forma e funzione 63 Prof. Fabrizio Astrua, Politecnico di Torino Dipartimento DISET 2.2 Involucro edilizio: rapporto tra struttura ed architettura 77 Prof. Vittorio Nascè, Politecnico di Torino Dipartimento DISTR, SIAT 2.3 Soluzioni strutturali in acciaio per liberare lo spazio: 83 travi alveolari per grandi luci Ing. Tirelli Tommaso, Ing. Mauro Sommavilla ArcelorMittal 2.4 Il progetto della copertura di grande luce in vetro ed acciaio per la hall 95 dell hotel Crowne Plaza in Caserta. Aspetti strutturali, protezione sismica e metodo di costruzione con varo incrementale. Ingg. Gian Carlo e Mario Eugenio Giuliani, Studio Redesco Milano 2.5 L edifi cio multifunzionale del Palalsozaki a Torino. Inserimento 103 ambientale ed aspetti funzionali, costruttivi e compositivi Arch. Pier Paolo Maggiora, Studio Archa 2.6 L edifi cio multifunzionale del Palalsozaki a Torino. 111 Aspetti statici e costruttivi Ing. Maurizio Teora, Arup Italia 2.7 Considerazioni sulla sostenibilità ambientale 119 Prof. Carlo Caldera, Politecnico di Torino Dipartimento DISET 3

4 Edifi ci a Grande Luce Prof. Fabrizio Astrua Politecnico di Torino - Dipartimento DISET 2.1 L involucro edilizio: rapporto tra forma e funzione. Evoluzione della forma e fl essibilità d uso dell acciaio Gli edifici a grande luce in acciaio nascono nell Ottocento insieme all avvento della ferrovia, con motivazioni soprattutto funzionali, dal momento che era necessario risolvere problemi legati alla mobilità dei passeggeri nelle stazioni ferroviarie. Sono nate così in Europa e in Italia le grandi coperture voltate di queste stazioni, che inizialmente erano realizzate con tralicci lignei. Per questo mio discorso ho preso come riferimento due esempi molto vicini a noi: le stazioni di Alessandria e Genova Porta Principe, progettate dall ingegnere Alessandro Mazzucchetti, e realizzate a metà Ottocento (precisamente negli anni quella di Alessandria e nel 1859 quella di Genova). Nel primo caso la copertura voltata della zona di sosta dei convogli è composta da centine ad arco di cerchio a sesto ribassato e tralicci lignei a spinta eliminata. Si può notare la catena all imposta dell arco. La stazione di Genova Porta Principe, invece, presentava una volta ad arco di cerchio ribassato reticolare in metallo a spinta eliminata. Stazione di Genova Porta Principe 1859 Progettista: Alessandro Mazzucchetti Stazione di Alessandria 1854/55, Progettista: Alessandro Mazzucchetti 63

5 Nella stazione centrale di Francoforte, invece, opera dell ingegnere G.P. Eggert, la struttura è realizzata mediante tre archi contigui in ferro che coprono la luce di circa 55 metri ciascuno. Questo esempio è significativo in quanto può essere considerato il capostipite delle soluzioni delle stazioni ferroviarie ad arcate contigue, pensate poi anche per la stazione centrale di Milano, realizzata più avanti. Stazione Centrale di Francoforte 1879/1888 Progettista: G.P.Eggert Altre applicazioni dell uso dell acciaio per queste grandi soluzioni si trovano nelle grandi esposizioni internazionali, nelle grandi serre, nelle coperture dei mercati oppure nelle grandi opere di ingegneria stradale e/o idraulica. Inoltre, anche se può sembrare una citazione ormai nota ma doverosa da inserire nel discorso, va detto che una grande opera in acciaio, emblematica, fu progettata per l esposizione universale di Parigi del 1889, da Gustave Eiffel insieme ad un architetto ai più sconosciuto, Stephen Sauvestre, ovvero la torre Eiffel. Per non dimenticare la grande opera di Joseph Paxton a Londra: il Crystal Palace. Parigi Esposizione universale del Progettista: Gustave Eiffel (con Stephen Sauvestre) Londra Esibizione del Crystal Palace, Progettista: Joseph Paxton 64

6 Altre applicazioni in quell epoca erano indirizzate all ingegneria ferroviaria, stradale e idraulica. Ci sono due esempi, sempre di Eiffel (uno del 1877 e uno del 1890) che meritano la nostra attenzione: il Ponte Maria Pia a Porto in Portogallo, ponte ferroviario con una luce di 160 metri, e il Pont Canal de Briare, a Briare in Francia, un cassone metallico a tenuta stagna che poggia su quattordici pilastri in pietra, con una luce di quaranta metri per ogni campata e una lunghezza totale di circa 660 metri. Si tratta di un intervento affascinante per infrastrutture idrauliche che in Francia è abbastanza facile incontrare. Ponte Maria Pia, Porto, Portogallo Progettista: Gustave Eiffel Pont Canal de Briare, Briare, Francia Progettista: Gustave Eiffel Nella prima parte del 900 assistiamo, in Italia, ad una progressiva diminuzione dell impiego delle strutture in acciaio per gli edifici a grande luce (un esempio emblematico è ancora la copertura delle banchine della stazione Centrale di Milano). Dopo gli anni 50 la diminuzione delle opere in acciaio continua a favore delle opere in cemento armato. Le motivazioni sono difficili da individuare, però è chiaro che nel dopoguerra trovare materiali di un certo tipo non era facile e ciò ha influenzato l architettura. Gli esempi più caratteristici, almeno quelli che io sento più vicini a noi di opere realizzate in cemento armato in quegli anni sono il Palazzo di Torino Esposizioni di Pierluigi Nervi, ed il palazzo a vela di Franco Levi (realizzato in occasione dei festeggiamenti per il centenario dell Unità d Italia), ma molti altri interventi a grandi campate in cemento armato potrebbero essere qui ricordati. In Europa ci sono ancora esempi importanti di strutture in acciaio, quali la Neue National Galerie di Mies Van der Rohe, a Berlino (Germania) importante da ricordare e interessante, anche se opera conosciutissima: realizzata nel 1962, è un edificio su due livelli, con il piano superiore che ospita una grande sala senza pilastri intermedi destinata alle esposizioni temporanee e un piano inferiore (nel basamento in c.a.) in cui sono ospitate alcune gallerie con le collezioni permanenti del museo e altri spazi riservati a funzioni di servizio. Neue Nationalgalerie Berlino, Germania Progettista: Mies Van der Rohe 65

7 Neue Nationalgalerie Berlino, Germania Progettista: Mies Van der Rohe Essa poggia su otto pilastri cruciformi leggermente rastremati e collocati sul perimetro, e ha una struttura di copertura a lastra, costituita da travi in acciaio saldate per formare una griglia ortogonale. Tale copertura fu sollevata con tecniche a fune per essere collocata sulla sommità dei pilastri come si può osservare dalle immagini del cotiere. Questo edificio rappresenta il culmine della riflessione di Mies sulla struttura e lo spazio posti in relazione alle esigenze di flessibilità di un luogo espositivo. Un capitolo a parte però lo merita la sperimentazione di Frei Otto nel campo delle tensostrutture e delle membrane. Egli aprì nel 1957 un laboratorio specifico sulle strutture leggere e iniziò a sperimentare. Allora non c erano ancora i computer ed i software di cui disponiamo oggi. Quello che c era veniva adattato di volta in volta con algoritmi elaborati in casa. Nonostante questo lui sperimenta con tenacia soluzioni rivoluzionarie e riesce a realizzare coperture leggere e bellissime. Un singolare esempio di ricerca formale di Otto, con il quale si vuole ottenere uno spazio libero da pilastri centrali, è ravvisabile nella chiesa protestante di San Luca a Brema in Germania ( ): è un esempio di tensostruttura, con due archi compressi in legno laminare e rete di cavi-tiranti in acciaio. Un altro esempio molto conosciuto è il modello del padiglione tedesco all esposizione di Montreal del Chiesa protestante di St.Luke In Bremen-Grolland, Germania Progettista: Carsten Schock-Frei Otto Modello del German Pavilion Expo 1967 Montreal, Canada Progettista: Frei Otto, Larry Medlin 66

8 Si può dire che il contributo di Frei Otto alle tensostrutture e alle architetture leggere è stato fondamentale. Egli dice: Io ho cominciato questa sperimentazione perché nel dopoguerra bisognava cercare di risparmiare, quindi costruire con poco. Costruire con poco materiale perché il materiale costava, e da questa considerazione e necessità è dunque partita tutta la sua elaborazione e gli studi sul rapporto con la natura, e i suoi aspetti biologici portati nell architettura. Un esempio ne è la struttura olimpica di Monaco di Baviera (Germania, 1972). Copertura delle strutture olimpiche Monaco di Baviera, Germania, 1972 Progettista: Otto Frei Verso la fine del 900 accadono due fatti nuovi: da una parte compaiono le nuove tecnologie e, naturalmente, la possibilità di applicare ad esse sistemi di calcolo e di rappresentazione sofisticati, e dall altra c è l avvento di nuovi materiali come gli acciai a grande resistenza e a deformazioni controllata, materiali sintetici come il Teflon, il vetro e altri materiali. Questi materiali consentono di concepire e realizzare opere che impiegano l acciaio in modo molto flessibile. Di opere riguardanti questo periodo ce ne sono molte, e molti sono gli esempi significativi. Eccone alcuni: la Waterloo Station di Nicholas Grimshaw realizzata nel 1993 per il nuovo terminale della stazione dei treni ad alta velocità per il collegamento tra Parigi e Londra, che si affianca alla preesistente stazione nel centro di Londra, accoglie cinque nuovi binari e smista oltre 15 milioni di passeggeri ogni anno. Il terminal è caratterizzato da una affusolata copertura in acciaio e vetro lunga oltre 400 metri. Waterloo Station Londra, Inghilterra Progettista : Nicholas Grimshaw Essa è stata realizzata mediante una sequenza di portali in acciaio a sezione variabile costruiti con travi reticolari a sezione triangolare, ed è stata concepita asimmetrica per relazionarsi al contesto e assolvere ad esigenze tecniche e funzionali. Per la progettazione di questa opera l uso di strumenti informatici è stato fondamentale. Waterloo Station Londra, Inghilterra Progettista : Nicholas Grimshaw 67

9 Un altro esempio interessante è la stazione del treno ad alta velocità TGV dell aeroporto di Satolas a Lione, realizzata da Santiago Calatrava, che è ingegnere e architetto, e ha potuto esprimere in tutte le sue opere, almeno credo, il meglio di tutti e due gli indirizzi di studio che ha seguito. La nuova stazione si attesta sull area dell aeroporto ed è costituita da una zona centrale, una hall realizzata con struttura in acciaio che costituisce il fulcro del progetto, e da una struttura longitudinale in c.a. che ospita la stazione vera e propria dei TGV. Una galleria pedonale passante consente il collegamento con l aerostazione passeggeri dell aeroporto. La stazione TGV dell aeroporto di Satolas Lione, Francia Progettista: Santiago Calatrava La stazione viene edificata in trincea e si organizza su due livelli sovrapposti. Al livello più basso sono ubicate due banchine per la sosta dei treni: esse servono due coppie di binari. In uno spazio separato, realizzato in galleria, si trova la coppia di binari che consente il transito senza fermata dei treni TGV. La stazione TGV dell aeroporto di Satolas Lione, Francia Progettista: Santiago Calatrava Questa parte della stazione è coperta da una volta lunga 400 metri e larga 53 m ed è sostenuta da cavalletti obliqui in cemento armato. Lo spazio interno della hall è di forma triangolare. La copertura realizzata in acciaio ha una luce di 38 m e poggia su due archi obliqui cavi in cemento armato. Questi, a loro volta, poggiano su un basamento ai bordi della struttura. Sempre a questo livello è possibile raggiungere, attraverso una galleria lunga 200 metri e con l ausilio di tapis-roulant, l aeroporto oppure accedere a un ampio terrazzo che domina l atrio e i treni. In questo progetto esiste un riferimento zoomorfo che in Calatrava diventa un elemento espressivo molto forte. Qui l espressività si trova anche nelle strutture in calcestruzzo e nella copertura della grande galleria per i treni. Un esempio dell utilizzo molto flessibile dell acciaio è il padiglione del Portogallo dell esposizione di Lisbona del 1998 dell architetto Alvaro Siza. Padiglione Del Portogallo, Expo Lisbona 1998 Lisbona, Portogallo Progettista: Alvaro Siza 68

10 I due corpi principali squadrati e simmetricamente ripartiti da alte colonne e setti in calcestruzzo contengono gli ambienti di servizio e spazi destinati a presentazioni, conferenze, esposizioni. Padiglione Del Portogallo, Expo Lisbona 1998 Lisbona, Portogallo Progettista: Alvaro Siza I due parallelepipedi sono uniti da una grandiosa e spettacolare vela di cemento armato, di 20 cm di spessore appesa ai vicini corpi per mezzo di tiranti in acciaio. È stato impiego un calcestruzzo ad alte prestazioni con una ridotta tendenza alla fessurazione indotta da deformazioni di origine termica o igrometrica. Tale vela consente di avere uno spazio coperto di 3600 metri quadri per manifestazioni e concerti. Padiglione Del Portogallo, Expo Lisbona 1998 Lisbona, Portogallo Progettista: Alvaro Siza Un altro esempio interessante che sembra si possa ricondurre all esempio precedente è lo stadio di Braga per gli europei di calcio del 2004, realizzato su progetto dell architetto Souto De Moura che ha lavorato da Siza, e che ha partecipato anche alla progettazione dell edificio precedente. Questa è un architettura di grande effetto inserita nel paesaggio e aperta su di esso. Stadio di Braga, europei calcio 2004 Braga, Portogallo Progettista: Souto De Moura L avveniristico stadio è sorto dove un tempo esisteva una cava, nel fianco del monte Castro, la montagna che sovrasta Braga, e si inserisce in essa come una perla. In un primo tempo la copertura, elemento caratteristico del progetto, doveva essere continua, poi si è scelto di seguire come riferimento i ponti Incas e liberare la parte centrale, per poter consentire un respiro del campo di calcio, dargli la possibilità di essere bagnato dalla pioggia. Stadio di Braga, europei calcio 2004 Braga, Portogallo Progettista: Souto De Moura 69

11 La copertura in calcestruzzo è stata così realizzata con una struttura fatta di 68 cavi di acciaio lunghi 220 metri, accoppiati a due a due e ancorati alle estremità superiori degli spalti e copre in maniera integrale solo la zona occupata dagli spettatori, a vantaggio dell illuminazione e del mantenimento naturale del manto erboso. Come già accennato, molto bello è l inserimento ambientale: è un campo di calcio che non ha le curve, ma ha soltanto le tribune, i rettilinei, e di conseguenza presenta anche un modo diverso di concepire lo spettacolo del calcio. Un esperimento interessante fatto dal laboratorio di ricerca M&G Polimeri e realizzato in Italia a Pozzilli (Isernia) su progetto di un gruppo di architetti di Bruxelles, Samyn e Assocìés S.P.R.L. Il gruppo M&G ha deciso di concentrare le diverse attività di ricerca in un unico luogo, raccogliendo sotto un unica copertura un area tecnica con apparecchiature di pilotaggio per lo sviluppo della produzione e dei processi di lavorazione, ed un settore chimico-fisico con laboratori per la sintesi e l analisi dei prodotti finiti. Fu per questo necessario studiare un padiglione il più grande possibile, con ampie luci e spazio al suo interno, libero da pilastri di sostegno, che offrisse la possibilità di creare piccole unità protette per effettuare ricerche separate. Scendendo più nel dettaglio della tenda-involucro, essa ha una forma ovale di 85x32 metri, e copre una superficie utilizzabile di 2700 mq. La struttura portante, leggera, è alta 15 m ed è sorretta da archi a traliccio simmetrici e rinforzati da sei funi poste lungo il perimetro. La lunghezza ottimale della copertura di membrana, che varia tra i 12 e i 15 metri, ha determinato il numero di archi necessari. Dietro agli archi formati dalle funi di bordo si trovano gli elementi di facciata vetrati, che seguono la forma dell arco. L edificio è posto come un isola in un bacino idrico artificiale di forma rettangolare, che viene utilizzato come riserva d acqua in caso d incendio e nello stesso tempo serve per rianimare l ambiente circostante con l evaporazione e il riflesso naturale. La ventilazione degli spazi tra i laboratori e il tendone è garantita da un semplice sistema di aperture, mentre i laboratori godono di un impianto di condizionamento indipendente. Anche questo esempio dunque dà la visione di come sia flessibile l uso dell acciaio in questo tipo di architettura: quello che emerge ed è interessante è il sistema della tenda accoppiata ai tralicci reticolari, collegati da elementi d acciaio che forniscono un controventamento. 70

12 Un altro esempio di uso dell acciaio per impianti sportivi è quello dello stadio di Sapporo, (Sapporo Dome), progettato da Hiroshi Hara, uno stadio multifunzionale coperto da un enorme cupola, caratterizzato da un campo da gioco che si solleva grazie a un sofisticato sistema pneumatico per ruotare prima su se stesso, di 90 gradi, e poi traslare all esterno del Dome. Il progetto di uno stadio coperto deriva dalle condizioni climatiche di Sapporo nei mesi invernali, durante i quali ci sono precipitazioni nevose anche molto intense. La forma aerodinamica della copertura è scaturita dal bisogno di una copertura che deve resistere e deviare la neve ma soprattutto coprire uno spazio enorme libero da pilastri. La struttura a guscio della copertura è composta da travature reticolari spaziali che trasferiscono i loro carichi ad un anello di colonne posto al perimetro dell edificio. Stadio Sapporo Dome Sapporo, Corea del Sud Progettista: Hiroshi Hara Lo spazio è caratterizzato da due arene, una all aperto e una al coperto, e in particolare dal campo di calcio sospeso, che, come già detto, sfrutta il sistema di sollevamento ad aria. Il campo pesa 8300 tonnellate e si libra su un cuscino di aria che riduce il suo peso del 90% e si muove alla velocità di quattro metri al minuto. Stadio Sapporo Dome Sapporo, Corea del Sud Progettista: Hiroshi Hara Un esempio molto interessante è costituito dalla cupola del Reichstag di Berlino, di Norman Foster. Una delle caratteristiche principali e più espressive di questa soluzione è costituita soprattutto dal cono che porta la luce all interno della sala del Parlamento e dalle rampe elicoidali. L elemento centrale del cono, e delle due rampe elicoidali che portano i visitatori alla piattaforma di osservazione posta sopra la sede dell Assemblea plenaria, elevandoli simbolicamente sopra le teste dei loro rappresentanti politici, non è altro che la configurazione formale del cuore di un tifone, del cuore di quell uragano che, purtroppo, ha investito e devastato l Europa negli anni del nazismo. 71

13 La cupola dal punto di vista costruttivo ha un altezza di 23,5 metri e un diametro di 40 m, pesa 1200 tonnellate a causa della sua struttura in acciaio rivestita da due strati di vetro interposti da uno strato intermedio di vinile di stagno. La rampa elicoidale prima citata, di larghezza libera di 1,6 metri, funge da anello di irrigidimento per la cupola. Tutti gli elementi della cupola, compresi la rampa, l enorme cono centrale e la piattaforma, sono sorretti dalla struttura esterna. Cupola del Reichstag Berlino, Germania Progettista: Norman Foster Un altro raffinatissimo esempio è quello della Great Court del British Museum, struttura reticolare molto interessante, realizzata da Foster, che non è solo un bel progetto di edificio recuperato, ma anche un esempio formidabile di copertura di grande luce, realizzata in acciaio e vetro, e per questo particolarmente leggera. Il progetto architettonico è centrato sulla rilettura della grande corte quadrata di circa seimila metri quadrati, cuore del museo londinese. Si rende praticabile uno spazio distributivo che non era sino ad allora fruibile dai visitatori del British Museum, ampliando la rete dei percorsi senza farlo a scapito delle aree espositive. Si è così proceduto al recupero degli spazi della corte, mediante l abbattimento dei corpi dell archivio e la Great Court British Museum Londra, Inghilterra Progettista: Norman Foster 72

14 loro copertura tramite la struttura in acciaio e vetro prima descritta, scelta per poter sfruttare al massimo l illuminazione naturale. La copertura è composta da una superficie ondulata disegnata da una serie di archi tra la sala lettura e i corpi perimetrali, differenti l uno dall altro, in modo da non gravare sulla struttura storica con strutture di supporto. Il telaio metallico della struttura è costituito da una lega d acciaio particolarmente duttile, in grado di assorbire le deformazioni dovute agli sbalzi termici, mantenendo stabili gli sforzi sui tasselli di vetro. Great Court British Museum Londra, Inghilterra Progettista: Norman Foster Great Court British Museum Londra, Inghilterra Progettista: Norman Foster Un altro esempio recente di copertura di grandi luci in acciaio,è l aeroporto di Pechino di Foster, che è caratterizzato dal fatto di avere la più grande copertura mai realizzata. Anche in questo caso il riferimento formale è molto importante: sembra un po un drago depositato sulla pianura di Pechino, un grande riferimento culturale per i cinesi. Beijing Airport Beijing (Pechino), Cina Progettista: Norman Foster 73

15 Esso è una combinazione di tre volumi che disegna un diagramma simmetrico che si apre a ventaglio in corrispondenza di ciascuna estremità ed è formato da una serie di livelli fuori terra (cinque, per la precisione). Il terminal ha una struttura flessibile, già predisposta per una ulteriore e futura espansione, basata su un modulo standard. Beijing Airport Beijing (Pechino), Cina Progettista: Norman Foster La struttura è in acciaio e vetro con un tetto leggermente inclinato, il cui profilo aerodinamico trae ispirazione dalla poesia del volo. Ampi lucernari installati sulla copertura curvilinea consentono l illuminazione naturale degli spazi interni. L asse centrale è marcato da una serie di colonne rosse che prosegue lungo il perimetro esterno dell edificio. Visti questi esempi consentitemi a questo punto di trarre alcune conclusioni. Il mio compito in questo seminario non è tanto quello di scendere in dettaglio con il racconto dei progetti, quanto quello di suscitare un dibattito sulle tematiche delle coperture a grande luce e naturalmente anche sulle tematiche compositive, sulle tematiche espressive dell architettura in acciaio. L ultimo esempio che vi presento e, sul quale credo ci sia proprio l occasione per avviare una discussione, è quello del Milwaukee Museum of Art di Santiago Calatrava. Qui l architetto-ingegnere interviene su un edificio precedente dell architetto finlandese Saarinen, un museo precedente di cui realizza un ampliamento. Già negli anni 70 un altro architetto aveva realizzato un ampliamento di questo museo, quindi si può dire che un intervento di manipolazione dell architettura originaria c era già stato. L estensione di Calatrava contiene, oltre ai nuovi spazi espositivi, l auditorium, il bookshop, la caffetteria, l ingresso a vetrate e il collegamento con l edificio principale. Milwaukee Museum Of Art Milwaukee (Wisconsin), Stati Uniti Progettista: Santiago Calatrava 74

16 Questo progetto aumenta la superficie espositiva del Museo del 30% e comprende anche il ponte pedonale di 76 metri che collega il museo e la riva del lago al centro della città. Santiago Calatrava realizza dunque una grande sala, oltre a dei servizi, e decide di coprire questa sala con una struttura avveniristica che ricorda le ali di un uccello, composta da 72 nervature metalliche, ed è mobile, così che può servire, quando chiusa, da frangisole per la sala, mentre quando è aperta consente l aerazione degli spazi e conferisce una immagine molto forte della sala. Milwaukee Museum Of Art Milwaukee (Wisconsin), Stati Uniti Progettista: Santiago Calatrava Come possiamo valutare l intervento fortemente espressivo di Calatrava sul preesistente capolavoro di Saarinen? Con tutti questi progetti, per finire, vorrei sottolineare come il progetto oggi, di qualsiasi edificio, sia diventato un atto molto complesso di grande responsabilità in cui le personalità professionali si devono non solo trovare sullo stesso tavolo ma devono colloquiare, devono capirsi, e, in qualche modo, vivere uno per l altro. E le figure professionali coinvolte sono molte. Ciò è ancora più importante negli interventi di recupero. Vorrei così finire con questa frase di Eladio Dieste, ingegnere uruguaiano del 900 celebre per gli studi sulle grandi coperture a doppia calotta autoportanti in muratura semplice, che ha operato principalmente intorno al Egli dice: Mi considero un ingegnere e non un architetto. Partendo dal fatto puramente ingegneristico, strutturale sono arrivato alle preoccupazioni classiche dell architettura. Avendo coscienza della complessità dei problemi comuni alle due discipline ho cercato di risolverli, in modo tale che ora gli architetti mi considerano uno di loro. Milwaukee Museum Of Art Milwaukee (Wisconsin), Stati Uniti Progettista: Santiago Calatrava 75

17 Eladio Dieste *: Mi considero un ingegnere e non un architetto. Partendo dal fatto puramente ingegneristico, strutturale sono arrivato alle preoccupazioni classiche dell architettura. Avendo coscienza della complessità dei problemi comuni alle due discipline ho cercato di risolverli, in modo tale che ora gli architetti mi considerano uno di loro * Ingegnere uruguayano del novecento, celebre per gli studi sulle grandi coperture a doppia calotta autoportanti in muratura povera Bibliografi a Atlante delle tensostrutture, Hans-Joachim Schock ; Torino : UTET, 2001 AA.VV. Strade ferrate in Piemonte, Celid, Torino 1992 Kenneth Frampton Alvaro Siza tutte le opere, Electa, Milano 1999 Alexander Tzonis Santiago Calatrava opera completa, Rizzoli, 2005 Santiago Calatrava Escale Satolas, Glénat, Grenoble 2005 D. Jenkins (a cura di), Norman Foster : Works, Prestel, Monaco Berlino Londra New York 2000 Eladio Dieste, Frei Otto, Esperienze di architettura : generazioni a confronto, Prestel, Skira, 1996 El Croquis n 91, 1998, p.p Eduardo Souto De Moura, in El Croquis n 124, 2005, p.p. 229 Casabella vol. 62,n 654, 1998, p.p Arquitectura viva n 59, marzo-aprile 1998, p.p Tecniques et architecture n 439, agosto-settembre1998, p.p Detail vol. 44, n 7-8, luglio-agosto 2004, p.p A+U n 372, settembre 2001, p.p Arca n 167, febbraio 2002, p.p Archplus n , maggio 2002, p.p

18 Edifi ci a Grande Luce Prof. Vittorio Nascè Politecnico di Torino, Dipartimento DISTR - SIAT 2.2 Involucro edilizio: rapporto tra struttura e architettura In questo mio intervento tratterò l argomento del rapporto fra struttura e architettura, assumendo a riferimento due argomenti: uno è la polivalenza funzionale dell edificio sul quale si imposta una copertura di grande luce, argomento che ha in parte trattato il professor Astrua nel suo intervento, quando ha parlato di progetti come il Sapporo Dome, ad esempio. L altro, è la leggerezza e, di conseguenza, la trasparenza dell involucro che sono delle peculiarità tradizionali della costruzione metallica e che si può vedere in progetti come nell antica cupola Halle au Blé di Parigi del 1805, dell architetto Bélanger e dell ingegnere Brunet, una costruzione in ghisa. Questa ambizione alla leggerezza e alla trasparenza ha caratterizzato e continua a caratterizzare la costruzione metallica. Esiste poi la polivalenza funzionale di queste strutture, che risponde prima di tutto ad una esigenza di economia, di qualità e di continuità dell esercizio di un grande impianto. Ciò richiede costruzioni che debbono essere utilizzate possibilmente a tempo pieno, per esempio con due manifestazioni alla settimana e, facendo riferimento alla realtà italiana, vedete come siamo lontani noi da questo obiettivo, qui a Torino, con le realizzazioni che sono state fatte per le olimpiadi. Infine, questo tipo di strutture si deve poter adattare a diverse attività ospitate: spettacoli, attività sportive, eventi teatrali e musicali, ma anche occasioni diverse come attività fieristiche, grandi assemblee di pubblico. Questa è una tendenza che ha interessato soprattutto gli impianti sportivi, i palazzi dello sport e ora, progressivamente, anche gli stadi: per questo tipo di strutture sono già stati ripetutamente realizzati i sistemi di coperture mobili, come ad esempio nel Millennium Stadium di Cardiff, nello stadio di Wembley recentemente ultimato a Londra, o ancora manti erbosi smontabili e trasferibili, realizzati non solo in Giappone, ma anche in Europa. Per la candidatura di Stoccolma quale sede delle Olimpiadi 2004, venne bandito un concorso: Stoccolma non vinse, ma era stato pensato uno stadio di spettatori che poi avrebbe dovuto trasformarsi in un edificio polifunzionale interamente coperto per una capienza di spettatori. Il gruppo di Nicolas Grimshaw, lo stesso 77 Halle au Blé, 1805, Parigi, Francia costruzione in ghisa Progettisti: Arch. Bélanger e Ing. Brunet Millennium stadium, Cardiff, Galles Progettista: HOK Sport

19 Millennium stadium, Cardiff, Galles Progettista: HOK Sport Progetto per lo stadio di Stoccolma, Olimpiadi 2004 Progettista: Nicolas Grimshaw che ha progettato la Waterloo Station a Londra propose, allora, l anello superiore delle gradinate ripiegabile all interno, come la corolla di un fiore. È un utopia, se si pensa alla differenza dei carichi e delle sollecitazioni fra una tribuna e una copertura. Però è un utopia che è emblematica di problemi che oggi si pongono e sempre più si porranno in futuro. L orientamento prevalente, però, se vogliamo rimanere con i piedi per terra, è quello di mantenere inalterata la struttura nelle diverse utilizzazioni di impianto ma concepirla in modo tale da favorire il più possibile le diverse e successive trasformazioni. Palahockey o Palalsozaki, Torino, 2006 Progettisti: Arata Isozaki, Pier Paolo Maggiora, Arup Palahockey o Palalsozaki, Torino, 2006 Progettisti: Arata Isozaki, Pier Paolo Maggiora, Arup Quest orientamento, a mio giudizio, è stato interpretato con molta chiarezza nel progetto del nuovo Palasport olimpico di Torino. La polivalenza richiede, anzitutto, di poter modificare nel modo più semplice e rapido l allestimento del parterre, e poi, eventualmente, l estensione e l assetto delle tribune con dei sistemi di tribune mobili. Occorrono grandi spazi di accesso, di movimentazione a terra, di deposito, e questo indirizza verso strutture di grande luce con appoggi al terreno indipendenti per esempio dalla struttura delle tribune, molto distanziati sul perimetro della sala o dell intera costruzione. La polivalenza, poi, richiede buoni margini di utilizzazione delle strutture di copertura così come vincoli per nuove attrezzature, per nuovi impianti meccanici, elettrici, per passerelle aeree di manutenzione, per pareti mobili da appendere. La forma di intradosso della copertura, il reticolo strutturale, la sua capacità portante locale debbono essere idonee a questi fini, debbono essere idonei ad ospitare queste installazioni con realizzazioni di nuovi vincoli e sopportare localmente le reazioni su interassi non eccessivi. E allora dove si va a parare con questi concetti? Il concetto è che si va verso la richiesta di strutture di grande luce, ma di forma, apparentemente, semplice: cioè una soluzione a travi parallele, ad esempio, oppure a piastra reticolare ad intradosso orizzontale o limitatamente arcuato. Strutture di perimetro più quadrato che rotondo, a maglia secondaria relativamente densa, vincolata a terra in pochi punti, comunque indipendenti, possibilmente perimetrali rispetto all intera costruzione. Se, allora, ci riferiamo ai tre sistemi portanti fondamentali dell ingegneria delle strutture che sono l arco, la trave, la fune e le corrispondenti famiglie della volta, della cupola, del graticcio di 78

20 Villaggio Olimpico di Monaco, Germania, 1972 Progettista: Otto Frei travi, della piastra, della rete di funi e all ampia tipologia delle tensostrutture, riconosciamo che tendenzialmente è ancora la famiglia della trave quella che maggiormente si presta all obiettivo, a questo primo obiettivo del progetto architettonico, e cioè la polivalenza funzionale del grande contenitore. Vengo ora a parlare della ricerca di leggerezza e di trasparenza: qui l attenzione si sposta, soprattutto, alle strutture che fanno capo all arco e alla fune. L arco e la fune, per loro capacità di portare carico con la sola sollecitazione di sforzo normale, sono sistemi concettualmente idonei a strutture reagenti prevalentemente per forma, cioè strutture la cui distribuzione dei carichi sia sostanzialmente stabile nel tempo e la cui forma sia funicolare. I carichi di neve e vento possono però essere ricondotti a funi con distribuzione tipicamente variabile nel tempo, soprattutto per la possibilità di accumulo della neve e le variazioni di direzione del vento, e quindi proprio nelle strutture leggere neve e vento rappresentano le azioni di più elevata incidenza e le più insidiose. L arco snello e la fune utilizzate in coperture leggere nel loro schema statico elementare, quello, cioè, visto rappresentato nella stazione di Alessandria, e che c era nella stazione di Porta Nuova qui a Torino (progetto di Mazzucchetti del 67), non erano e non sono strutture adatte a sopportare queste variazioni di carico, ed infatti, non furono mai fatte a semplice strato, ma realizzate sempre come strutture reticolari. Se fatte a semplice strato, esse sono esposte al rischio di grandi deformazioni ed oscillazioni dannose in esercizio e possono innescare fenomeni di instabilità, e quindi di collasso. Il caso dell Expo di Lisbona, progetto bellissimo di Alvaro Siza, che fa seguito al progetto di Withney e di Saarinen per l aeroporto di Washington, è un progetto, praticamente, di struttura zavorrata: 20 centimetri di calcestruzzo per tenere ferma la fune in semplice comportamento, a fune libera. La morfologia strutturale delle coperture di grande luce che fanno capo all arco e alla fune riflette, dunque, ampiamente questa problematica di stabilità delle deformazioni, di controllo delle stesse e si articola in una molteplicità di soluzioni diverse, che sarebbe qui impossibile esaminare in modo esauriente. Qui, quindi, mi limito a richiamare i principali orientamenti progettuali che attengono alle soluzioni più raffinate sul piano strutturale di arco e fune, che sono le tensostrutture e le strutture ad arco a doppia curvatura. A partire dal progetto di Frei Otto, quello del padiglione tedesco all Expo di Montreal del 1967 che ebbe grande risonanza, parve agli specialisti che la ricerca di leggerezza e di trasparenza nelle strutture di copertura avesse raggiunto, con le reti di funi, un traguardo di straordinaria qualità, insuperabile. Negli anni successivi, e dopo la copertura dello stadio Olimpico di Monaco, si produsse infatti uno sviluppo considerevole di tutta la tipologia delle tensostrutture. Fu quasi una moda, perfino in provincia si trovavano piscine ricoperte con una tensostruttura, con innumerevoli realizzazioni di tensostrutture in funi contrapposte, oppure reti di funi fino alle membrane fibrorinforzate, comprese le strutture pneumatiche. Alcuni aspetti caratteristici di queste strutture sono poi apparsi, in molti casi, elementi sfavorevoli e hanno prodotto nel tempo una apprezzabile riduzione nella scala di impiego. La rilevanza architettonica, ad esempio, e l ingombro delle strutture di vincolo: pensiamo, ad esempio, alle strutture pneumatiche, lo stadio di Pontiac, 150 metri di dimensione per 200 metri, ma completamente chiuso perimetralmente per ancorare il tendone. Una considerazione proviene dal fatto che la superficie obbligatoriamente curvilinea, non è favorevole, ad esempio, al primo obiettivo citato della trasformazione, dell uso della copertura. E poi devono essere considerate anche la deformabilità generalmente elevata, la sensibilità ai carichi locali sospesi, la sensibilità agli effetti dinamici del vento e, infine, la specificità e l onere della manutenzione. Si può rilevare, ad esempio, che la stagione delle grandi coperture di oltre 100 metri di luce a parabolide iperbolico in reti di funi, vide la realizzazione di numerosi progetti in successione: il Palazzo dello sport di Milano, lo stadio del ghiaccio di Calgary ed il Palazzo dello Sport di Palasport, Milano Progettista: Tommaso Valle Atene. Questa stagione è, di fatto, tramontata e non c è prospettiva che questi grandi paraboloidi iperbolici ritornino, per lo meno non con l attenzione e l interesse che avevano allora. Assistiamo, invece, oggi ad un uso crescente di tensostrutture in membrane translucide, realizzate con particolari materiali di copertura, ma strutturalmente confinate in una scala minore, cioè sono comparti della struttura secondaria, ma non 79

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