CAPITOLO 1
VETRO COME MATERIALE TR TTURALE NELL’ARCHITETTURA CONTEMPORANEA
.1 Introduzione ... 2 1 Le qualità principali del vetro ... 6 1.2.2 Resistenza ... 7
2.3
nella progettazione di strutture in vetro... 11 1.2.6 Il vetro laminato ... 11
2.7
ture in vetro: alcune realizzazioni esemplari ... 14 1.3.1 Edificio Willis Faber & Dumas, Ipswich, 1971-75 ... 14
3.2 e de La
Villette, Parigi, 1981-86 ... 16 3.3
per i negozi Apple, New York / Los Angeles, 2003... 22 .4 Lo stato dell’arte nel campo delle coperture in vetro e acciaio ... 23
4.1
stegno delle lastre... 24 1.4.3 Cortile DG Bank, Berlino, 1998: volta sottile freeform a maglie triangolari con
triangolari e quadrangolari, appoggio diretto dei vetri ... 27 .5 eschichte, Amburgo, 1990: volta sottile a maglie quadrangolari irrigidita da funi, appoggio diretto dei vetri ... 28
.6 lare
ibrido, sostegno puntuale dei vetri con rotules ... 30 , irrigidita da reti di cavi ... 32 1.4.8 Prototipo di un guscio di vetro ed adesivi strutturali, ILEK, Stoccarda, 2002.... 33 UNA PANORAMICA SULL’UTILIZZO DEL
U S 1
1.2 Il materiale vetro: qualità e difetti, tecnologia e principi di progettazione... 6 1.2.
1. Il vetro temperato ... 8 1.2.4 Fragilità – cenni di Meccanica della Frattura... 9 1.2.5 Il concetto di Ridondanza
1. Scenarî di possibili rotture locali ... 12 1.3 L’evoluzione delle strut
1. Serre bioclimatiche della Cité des sciences et de l’industrie, quartier
1. Facciata dell’Airport Hotel Kempinski, Monaco, 1993 ... 19 1.3.4 Passerelle di vetro, Rotterdam, Arnhem, 1994, 1996... 21 1.3.5 Scale di vetro
1
1. Tipologie strutturali... 23 1.4.2 Sistemi di so
appoggio diretto dei vetri ... 26 1.4.4 Vela e Logo della Nuova Fiera di Milano, 2002-05: copertura mista, maglie 1.4 Corte del Museum für Hamburgische G
1.4 Chiostro dell’Abbazia di Neumünster, Lussemburgo, 2001-03: guscio retico 1.4.7 Cortile del Maximilian Museum , Augsburg, 1999: Volta a botte interamente in
vetro
1.5 Riferimenti bibliografici del capitolo 1... 34
INDICE II CAPITOLO 2
L’ESPERIENZA DI STAGE PRESSO LO STUDIO DI INGEGNERIA RFR DI PARIGI
2.1 Introduzione ... 37
2.2 Lo studio di ingegneria RFR – Peter Rice... 38
2.2.1 RFR Ingénieurs... 38
2.2.2 Peter Rice: l’Ingegnere e l’Architettura... 38
2.2.3 Le coperture vetrate per il Grand Louvre ... 40
2.3 Lo studio di ingegneria RFR – Opere più significative... 41
2.3.1 RFR ed il vetro strutturale... 41
2.3.2 Alcune realizzazioni recenti di RFR ... 41
2.4 Lo stage ... 44
2.4.1 Introduzione alle strutture leggere ... 44
2.4.2 L’analisi elastica non lineare ... 45
2.4.3 Metodi numerici per l’analisi del comportamento geometricamente non lineare46 2.4.4 Il Metodo del Rilassamento Dinamico (Dynamic Relaxation Method): Fablon® ed il solutore GSRelax® del software Oasys GSA® ... 48
2.4.5 Le normative nazionali e gli Eurocodici strutturali: alcune differenze nella definizione dei carichi neve ... 51
CAPITOLO 3
VOLTE SOTTILI RETICOLARI IRRIGIDITE CON SISTEMI DI FUNI: CONCETTI GENERALI E ANALISI DI DUE ESEMPI SIGNIFICATIVI
3.1 La fune come elemento strutturale ... 54
3.1.1 Rigidezza estensionale di una fune – trattazione di Dishinger ... 55
3.1.2 Il ruolo della pretensione ... 56
3.1.3 Le tensostrutture ... 58
3.1.4 I metodi per la stabilizzazione e l’ irrigidimento delle tensostrutture ... 59
3.1.5 Form-finding: progettazione dello stato geometrico-tensionale iniziale ... 60
3.2 Le volte sottili ... 61
3.2.1 Il comportamento a membrana ... 61
3.2.2 La ricerca della forma ottimale quale anti-funicolare dei carichi... 63
3.2.3 Le volte sottili in calcestruzzo ... 65
3.2.4 Le cupole Schwedler e le cupole Dywidag ... 67
3.2.5 Le volte sottili costituite da elementi discreti ... 67
3.2.6 Il ruolo dei cavi pretesi nelle volte sottili reticolari... 69
3.2.7 L’instabilità di quarta specie o di tipo “snap through”... 71
3.2.8 L’influenza della rigidezza dei nodi sui fenomeni di instabilità... 72
3.2.9 L’influenza delle imperfezioni iniziali sui fenomeni di instabilità ... 73
3.3 La copertura del museo di storia della città di Amburgo ... 74
3.3.1 La geometria della copertura ... 74
3.3.2 Il modello agli elementi finiti ... 75
3.3.3 La scelta del modello del nodo ... 77
3.3.4 L’analisi dei carichi ... 77
3.3.5 Calcoli di resistenza e di stabilità locale delle aste ... 79
3.3.6 Analisi parametrica al variare della pretensione iniziale... 80
3.3.7 Calcoli di stabilità globale con imperfezioni iniziali ... 81
3.4 La copertura del chiostro dell’abbazia di Neumünster ... 83
3.4.1 La concezione geometrica: il guscio “ibrido” ... 83
3.4.2 La concezione geometrica: form-finding anisotropo ... 84
3.4.3 La modellazione... 85
3.4.4 Il calcolo non lineare... 86
3.4.5 Analisi globale della struttura... 87
3.5 Riferimenti bibliografici del capitolo 3... 88
INDICE IV CAPITOLO 4
UNA COPERTURA TRASPARENTE PER I CORTILI INTERNI DELLA FACOLTA’ DI INGEGNERIA DI PISA: REQUISITI DI PROGETTO E POSSIBILI TIPOLOGIE STRUTTURALI
4.1 Introduzione ... 89
4.2 I requisiti di progetto... 90
4.2.1 I vari aspetti da considerare nella progettazione: l’approccio olistico... 90
4.2.2 Aspetti funzionali: possibili utilizzi del cortile coperto ... 90
4.2.3 Illuminazione e ricambio d’aria: funzioni principali del cortile... 91
4.2.4 La riqualificazione del cortile nel rispetto dell’edificio storico ma con un deciso linguaggio contemporaneo ... 92
4.2.5 Alcune considerazioni statiche ... 93
4.2.6 Sull’uso dei pannelli fotovoltaici: nuove tipologie di pannelli trasparenti... 94
4.3 Possibili tipologie strutturali ... 95
4.3.1 Valutazione preliminare di varie tipologie strutturali ... 95
4.3.2 Perché una volta sottile? ... 96
4.3.3 La volta a padiglione... 96
4.3.4 La volta a vela ... 97
CAPITOLO 5
PROGETTO DI UNA COPERTURA TRASPARENTE PER I CORTILI INTERNI DELLA FACOLTA’ DI INGEGNERIA DI PISA:
VOLTA SOTTILE RETICOLARE IN ACCIAIO E VETRO
5.1 Introduzione ... 100
5.2 La concezione geometrica ... 102
5.2.1 La pseudo-vela ottenuta come superficie di traslazione ... 102
5.2.2 La volta ottenuta tagliando la superficie di traslazione con piani obliqui ... 103
5.2.3 La deformazione della maglia ... 104
5.2.4 I cavi ... 105
5.3 Alcuni dettagli costruttivi rilevanti ... 106
5.3.1 Aste di parete e archi di bordo ... 106
5.3.2 I nodi tra le aste... 108
5.3.3 Il ricambio d’aria attraverso le vetrate laterali ... 110
5.3.4 Gli appoggi ed i tiranti per l’assorbimento delle spinte ... 111
5.4 Il modello ... 113
5.4.1 Gli elementi costituenti la struttura-la procedura di montaggio ... 113
5.4.2 Il modello agli elementi finiti ... 116
5.5 L’analisi dei carichi secondo Eurocodice ... 118
5.5.1 Carichi permanenti e sovraccarichi ... 118
5.5.2 Pretrazione dei cavi... 118
5.5.3 Carico da neve (EN 1991-1-3) ... 118
5.5.4 Azioni del vento (prEN 1991-1-4) ... 121
5.5.5 Azioni termiche (EN 1991-1-5) ... 123
5.6 La verifica dei pannelli di vetro ... 124
5.6.1 La procedura per il calcolo di pannelli di vetro rettangolari secondo la norma Europea prEN 13474-3 ... 124
5.7 Verifiche di resistenza e di stabilità delle singole membrature ... 126
5.7.1 Instabilità locale ed instabilità globale ... 126
5.7.2 Verifica di instabilità e di resistenza dell’asta più sollecitata ... 126
5.7.3 Verifica di resistenza in prossimità del nodo ... 129
5.7.4 Verifica allo scorrimento dei bulloni ... 130
5.8 Verifiche di instabilità globale e sensibilità alle imperfezioni ... 131
5.8.1 Considerazioni sulla sicurezza di strutture a comportamento non lineare a decremento di rigidezza... 131
5.8.2 Il moltiplicatore di collasso per instabilità globale così come definito dall’Eurocodice 3 (prEN 1993-1-1) ... 132
5.8.3 I grafici spostamento-moltiplicatore di carico alpha critico ... 132
5.8.4 Le imperfezioni geometriche ... 134
5.8.5 La sensibilità alle imperfezioni ... 137
5.9 Considerazioni conclusive – stima dei costi... 138
5.10 Riferimenti bibliografici del capitolo 5... 139
