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Fig. 30 - Hyde Park Monument, Londra, progetto Fig. 31 - Azioni aerodinamiche del vento su cilindri circolari dotati di eliche e costolature (Zdravkovich, 1980) snellezza sbalorditivo, pari a 66. Indipendentemente dalle concezioni ideologiche, architettoniche e scultoree dell’artista, la Colonna Senza Fine rappresenta tuttora uno degli esempi più fulgidi di costruzione aerodinamicamente efficiente [21]. La variazione della forma della sezione si manifesta nel 1995 a Singapore con Republic Plaza, un grattacielo di 280 m; in questo caso il cambio di forma si accompagna con un graduale arretramento della sezione (fig. 28). Le prove in galleria del vento svolte sul modello del grattacielo mettono in luce, ancora una volta, una riduzione essenziale delle azioni e degli effetti del vento. La rotazione della sezione è senza dubbio la soluzione più dirompente e spettacolare. Essa nasce per merito di Harry Weese nel progetto di World Trade Center a Chicago, un edificio di 762 m di altezza mai realizzato. Si ispira alla concezione di Weese del twisted shaft: la sezione dell’edificio si mantiene quadrata lungo tutta l’altezza, ma ruota di 45° fra la base e la sommità (fig. 29). In questo modo le colonne di spigolo agiscono come stralli che contrastano l’inflessione della torre. Ricerche successive evidenziano come le prospettive di questa concezione siano soprattutto di tipo aerodinamico. In primo luogo gli spigoli non sono più diritti e la scia vorticosa è altamente irregolare. A questo si aggiunga che le azioni aerodinamiche del vento lungo l’asse della torre variano con continuità in funzione della rotazione della sezione; quale che sia la direzione del vento, le massime azioni non si manifestano quindi simultaneamente a tutte le quote. L’insieme di questi due effetti abbatte drasticamente i cimenti di natura aerodinamica [22]. e) Introduzione di porosità e aperture L’introduzione di porosità e aperture nell’organismo strutturale si ispira allo shroud (fig. 10) ideato in Inghilterra negli anni ’50. L’impulso maggiore a questa concezione proviene però da Fazlur Khan che, alla sua morte avvenuta nel 1982, stava scrivendo un libro rimasto incompiuto dal quale si evince la sua convinzione che sarebbe stato possibile realizzare in futuro strutture di qualunque altezza, adottando opportune miscele di sistemi resistenti e forme aerodinamiche. Fra le tecniche proposte, ancora una volta innovative, spiccano il super-telaio, il telaio telescopico e soprattutto i portali passanti; questi ultimi sono aperture o fessure disseminate lungo l’altezza della costruzione, attraverso le quali il vento si insinua dando luogo a un elevato smorzamento di natura aerodinamica. Attratti da questa proposta, molti laboratori di varie parti del mondo studiano i portali passanti in galleria del vento, confermandone la straordinaria efficienza [20]. Peraltro, sino al 2000, l’unica costruzione che preveda l’impiego di questa tecnica é Hyde Park Monument (fig. 30), una torre inclinata progettata per Londra e mai realizzata, costituita da tre telai spaziali metallici in posizione angolare, collegati con solai a grigliato metallico che realizzano una trave Vierendel. La torre è irrigidita per mezzo di una serie di pannelli post-tesi di alluminio, e una batteria di cavi in trazione ancorati al terreno dal vertice opposto al lato inclinato. f) Applicazione di eliche e costole L’applicazione di eliche e costole sulla pelle dei grattacieli si ispira al principio ideato in Inghilterra negli anni ‘50 (fig. 11). Questa idea è sviluppata e generalizzata da Zdravkovich nel 1980 [23], in un articolo dove è descritta una campagna di prove in galleria del vento durante la quale sono esaminati gli effetti di costolature di varia forma e dimensione (fig. 31). I risultati dimostrano come tali elementi, opportunamente disposti, contrastino con efficacia il distacco regolare dei vortici, mitigando le azioni trasversali del vento ma esaltando le azioni longitudinali. L’autore non è a conoscenza di alcun grattacielo, antecedente al 2000, che faccia uso di questa tecnica. g) Accoppiamento di edifici affiancati L’accoppiamento di edifici affiancati ha origine nel 1973 con le Torri Gemelle di New York (fig. 15). Questa realizzazione dà luogo a una vasta letteratura volta a studiare gli effetti aerodinamici dell’interferenza fra edifici contigui. Essa dimostra che, variando la posizione reciproca di due corpi affiancati nei riguardi della direzione del vento, possono insorgere tanto effetti schermanti quanto amplificazioni dei carichi. I laboratori di varie parti del mondo danno quindi vita a vaste campagne di misure volte a definire le strategie più efficaci per mitigare le azioni aerodinamiche in presenza di edifici affiancati. I risultati dimostrano che l’accoppiamento di corpi di stessa forma e dimensione, come le Torri Gemelle, spesso dà luogo ad amplificazioni significative causate dall’interferenza. Esse sono mitigate tramite due criteri alter- 60 4 COSTRUZIONI METALLICHE LUG AGO 09
nativi. Il primo consiste nell’affiancare corpi di forma diversa (fig. 32); il secondo prevede il collegamento dei corpi affiancati (fig. 33) con il duplice scopo di eliminare o ridurre taluni gradi di libertà delle costruzioni e aumentare la dissipazione energetica. Va detto peraltro che tutti gli edifici che adottano questi principi prima del 2000 lo fanno su basi puramente architettoniche; le prove sperimentali e le simulazioni numeriche, svolte a posteriori, confermano o rivelano i vantaggi di queste scelte. h) Controllo attivo della forma Il controllo attivo della forma trae spunto da uno studio pionieristico, svolto alla fine degli anni ’80, dove uno schermo è ubicato alla sommità di un edificio e incernierato intorno a un suo lato. Questa sorta di ventaglio adatta la propria inclinazione, sotto il controllo di un elaboratore, ai regimi di vento e di vibrazione rilevati da appositi sensori; in questo modo mitiga le oscillazioni indotte dal vento sulla struttura. Un gruppo di ricercatori giapponesi riprende questo concetto alla metà degli anni ‘90, realizzando una serie di modelli in galleria del vento dotati di cilindri rotanti lungo gli spigoli [24]. In funzione dell’intensità e della direzione del vento, i cilindri mutano verso e velocità di rotazione alterando la separazione di scia sino al punto di annichilirne gli effetti. Anche in questo caso le applicazioni sono però confinate alla ricerca scientifica. Fig. 32 - Two Liberty Place, Philadelphia, 1987 e 1990 Fig. 33 - Chicago Title and Trust Center, Chicago, 1993 i) Protezione della pelle strutturale Con l’avvento dei grattacieli simbolici il valore della pelle strutturale conferisce un ruolo strategico alla sua protezione. In questo spirito, all’inizio degli anni ’90, sono svolti numerosi esperimenti per definire le strategie più efficaci a conseguire tale obiettivo. I risultati dimostrano che la presenza di costolature tanto orizzontali quanto verticali comporta una riduzione sostanziale dei picchi di pressione sugli elementi delle facciate [25]. Gli esempi di edifici che usano questo principio sono numerosi (figg. 34 e 35), ma sempre ispirati a Fig. 34 - Oversea Chinese Banking Corporation Center, Singapore, 1976 motivazioni architettoniche. L’ingegnere e lo sperimentatore prendono atto con soddisfazione che l’uso di tali soluzioni risulta vantaggioso anche sotto l’aspetto della mitigazione delle azioni aerodinamiche. l) Progettazione sostenibile e produzione di energie rinnovabili La progettazione sostenibile e la produzione di energie rinnovabili assurgono a un ruolo strategico verso la fine del secondo millen- Fig. 35 - Malayan Bank, Kuala Lumpur, 1988 nio. In questo spirito si colloca WEB (Wind Energy for the Built Environment), un progetto finanziato dalla Comunità Europea, fra il 1998 e il 2000, per sviluppare nuove concezioni di edifici in grado di sfruttare il vento per produrre energia. Nel corso del progetto sono provate in galleria numerose soluzioni alternative la più efficiente delle quali, Dual Tower Building, è riprodotta mediante un modello alto 15 m (fig. 36). La costruzione consiste in una coppia di torri sagomate 4 COSTRUZIONI METALLICHE LUG AGO 09 61
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