Capitolo I Il vetro strutturale, applicazioni

Capitolo I

Il vetro strutturale, applicazioni

1 Il vetro strutturale, applicazioni

Questo capitolo contiene un'essenziale rassegna fotografica dello stato dell'Arte per quanto attiene le costruzioni in vetro strutturale.

1.1 Generalità

L'idea di realizzare costruzioni che possano essere trasparenti ed eteree ha sempre rappresentato un obiettivo interessante per architetti e progettisti.

Sebbene il vetro, per la sua intrinseca fragilità, sia stato spesso considerato materiale da impiegarsi per elementi secondari, sviluppi tecnologici hanno consentito, negli ultimi decenni, una incredibile diffusione di applicazioni nel mondo delle costruzioni.

Gli elementi di vetro, atti da sempre a svolgere ruoli di tamponamento o rivestimento, costituiscono oggi strutture vere e proprie e di conseguenza devono essere sottoposte a procedimenti di calcolo, valutazione e controllo analoghi a quelli di altri materiali da costruzione.

Per alcune applicazioni meno rilevanti è già consuetudine eseguire il calcolo degli elementi di vetro secondo i metodi della Scienza delle costruzioni. Secondo questo schema è consuetudine desumere il valore delle azioni dagli Eurocodici o dalla normativa tecnica in vigore, mentre per le verifiche coefficienti parziali desunti da altre normative o indicazioni sperimentali, per lo più estere. Tale approccio non è corretto e può portare ad una valutazione erronea della sicurezza perché azioni e resistenze devono essere definite e calibrate nell'ambito di un unico quadro normativo.

A livello nazionale, il progetto europeo prEN 13474 "Glass in building - Determination of the

strenght of glass panes by calculation and testing" ribadisce che le vetrate devono essere progettate

secondo i principi generali dell'Eurocodice UNI EN 1990, ma questi aspetti non sono sufficientemente approfonditi.

In Italia dal 2012 sono state pubblicate le CNR-DT 210/2012 "Istruzioni per la Progettazione,

l'Esecuzione ed il Controllo di Costruzioni con Elementi Strutturali di Vetro", istruzioni che forniscono

consigli utili ai progettisti che si cimentano in questi lavori di progettazione.

Nonostante il quadro normativo non sia attualmente ben delineato fioriscono, in ogni parte del mondo, applicazioni con vetro strutturale che spesso lasciano l'osservatore ammirato per le loro caratteristiche.

Figura 1 - Il Seagram Building è un grattacielo di New York City, Manhattan.

Fu progettato dall'architetto tedesco Ludwig Mies van der Rohe in collaborazione con Philip Johnson e completato nel 1958. Ha 38 piani ed è alto 156,9m

Figura 2 - La Stazione Centrale progettata nel 2006 da von Gerkan, Marg e Associati (gmp), nella zona di Humboldthafen a Berlino.

Le prime applicazioni architettoniche di elementi di vetro sono infatti associate a telai. Il vetro diviene strutturale nel momento in cui, dissociato dai telai, viene e ad essere collegato alla struttura portante dell'edificio.

I carichi che agiscono su una facciata in vetro sono:

 carichi verticali come peso proprio ed eventuali azioni eccezionali come quelle indotte da elementi schermanti etc...;

 carichi orizzontali come le azioni indotte da pressione e depressione del vento ed eventuali azioni eccezionali;

 sollecitazioni indotte da variazioni di volume per cause termiche ed igrometriche. Nella concezione delle facciate in vetro lo schema di vincolo delle lastre le vede fondamentalmente appese o appoggiate. Oltre allo stato di sollecitazione della lastra, che nel secondo caso risulta presso inflessa, ciò che fa preferire il primo schema è la sicurezza in fase di montaggio. Infatti la lastra appesa risulta stabile subito dopo il fissaggio all'estremo superiore.

Le soluzioni studiate per dare rigidezza fuori piano a questi elementi snelli sono diverse ma possono fondamentalmente essere ricondotte a tre casi:

 inserimento di pinne o irrigidimenti in vetro alla flessione;

 inserimento di un sistema di cavi tesi che può costituire un reticolo piano o tridimensionale;

 concezione di strutture a guscio o membrana.

1.3 Casi studio pisani

Si riporta di seguito un esempio, realizzato a Pisa, di facciata in vetro strutturale irrigidita mediante cavi, presso la casa dello Studente Praticelli (FIGURA 3).

Figura 3 - Vista aerea delle residenza studentesca Praticelli, Salvatore Re, RPA S.p.a. [6]

Figura 4 - Vista del fronte nord, Residenza studentesca Praticelli [7].

In quest'applicazione l'architetto Salvatore Re ha pensato una facciata continua lunga oltre 100m e che si estendesse per l'altezza di due interpiani.

La stabilizzazione della facciata è assicurata attraverso il collegamento a cavi tesi di acciaio inox collegati al piano terra ed al solaio del secondo livello. I pannelli di vetro rettangolari, disposti orizzontalmente, sono in contatto attraverso giunti flessibili sigillati con silicone strutturale e presentano alle intersezioni ganci che li collegano ai cavi di acciaio.

Ciò che colpisce il visitatore è la flessibilità di questa facciata che si deforma in maniera evidente già ad effetto di un forte vento.

L'Hotel San Ranieri (FIGURA 5) è invece un esempio di realizzazione di una facciata in vetro

Figura 5 - Hotel San Ranieri, Pisa [7]

I progettisti Beniamino Cristofani e Salvatore Re hanno voluto rivestire l'esistente struttura con un involucro esterno in vetro. La facciata realizza un'intercapedine di circa 60 cm che, al livello dei solai, presenta un impalcato di servizio in orsogrill ove sono inseriti gli scambiatori per l'aria condizionata.

Figura 6 - San Ranieri, impalcato di servizio,

livello inferiore Figura 7 - San Ranieri, collegamento della vetrata alla facciata dell'esistente fabbricato

1.4.1 Facciate moderne

Figura 8 - Hearst Tower, progettata da Norman Foster nel 2006, Manhattan.

Figura 9 - Murphy + Jahn, Sobeck, W., "Deutsche Post, Bonn" [3]

Le facciate dei moderni edifici perdono quelle caratteristiche geometriche di regolarità che caratterizzano gli alti edifici del secolo scorso. La facciata acquisisce forme accattivanti e gli elementi di vetro ne costituiscono la pelle. Il vetro, anche se strutturale, continua ad essere un elemento portato.

1.4.2 Coperture

Figura 10 - Museo della storia di Amburgo (1989), Ing. Schlaich Schlaich Bergermann & P., Arch. von Gerkan Marg & P. [11]

Figura 11 - Copertura della DG Bank, Berlino (1998), Ing. Schlaich Bergermann & Partners, Arch. Frank O. Gehry & Associates [12]

Le applicazioni più suggestive riguardano forse le coperture, sia per edifici nuovi che per la riqualificazione di edifici esistenti come nel caso di Figura 10. In Germania ci sono numerosi esempi di questo tipo.

Figura 12 - Glas House, New Canada[15]

Figura 13 - Leonardo Glass Cube in Bad Driburg [14]

Figura 15 - Show house per la linea di mobili Sant'Ambrogio, Arch. Carlo Santambrogio ed Ing. Ennio Arosio [17]. Le pareti attorno alla vasca da bagno diventano opache con la semplice pressione di un interruttore

1.4.4 Forme libere

Figura 16 - Torre del Gas Natural, Barcelona, Progettisti: Miralles Tagliabue § Bellapart Engineering [12]. Alcune delle forme trapezoidali sono lunghe 5 m.

Figura 17 - Struttura geodetica, Parc de le Villette, Paris. [18]

1.4.5 Altre applicazioni

Figura 18 - Apple Store: la scala a chiocciola interna al cubo in vetro strutturale si sviluppa attorno ad un ascensore in vetro di forma cilindrica, Ing. Eckersly O'Callahan, Central Park, New York. [17]

Figura 19 - Vista dall'alto della suggestiva passerella Grand Canyon Skywalk, MRJ Architects [9]

Figura 20 - Grand Canyon Skywalk, vista dalla passerella [8]

La realizzazione di solai e parapetti in vetro è ormai una realtà consolidata. Attuali studi su elementi trave [4] e pilastri sono un concreto passo verso la completa smaterializzazione delle strutture.

1.5 Bibliografia

1.5.1 Articoli e pubblicazioni

1. Zanelli, A., (1999), "Acciaio e Aria. Padiglione dell'acqua al centro ecologico di Doincaster ( Inghilterra)".

2. Paoletti, I., (1998), "Acciaio ed involucri evoluti: La biblioteca dell'università tecnica di Delft". 3. Murphy + Jahn, Sobeck, W., "Deutsche Post, Bonn".

1.5.2 Tesi

4. Mamone, V., (Froli, M., Masiello, G.,), (2011),“Progetto di una trave in vetro presollecitata di luce

12m in sistema misto vetro-acciaio”.

5. Mocibob, D., (2008) "Glass Panel under Shear Loading - Use of Glass envelopes in Building Stabilization";

1.5.3 Testi

6. Herzog, Krippner, Lang, "Atlante delle Facciate", Grande Atlante di architettura, UTET. 1.5.4 Siti internet consultati

7. http://it.bing.com/maps 8. http://europaconcorsi.com 9. www.styleite.com 10. www.realwowz.net 11. http://www.gmp-architekten.com 12. http://www.gizmoweb.org/ 13. de.wikipedia.org 14. www.fotocommunity.de 15. en.m.wikipedia.org 16. http://architectsandartisans.com 17. http://minimal-list.max.gazzetta.it 18. http://www.architetturaeviaggi.it 19. http://dic.academic.ru