Arketipo Marzo 2019, UnipolSai HQ

PROGETTI PROJECTS MORPHOSIS / STEVEN HOLL ARCHITECTS / OMA / JUNYA ISHIGAMI+ASSOCIATES / AREP, SILVIO D’ASCIA, AGOSTINO MAGNAGHI / DIENER&DIENER / ZAHA HADID ARCHITECTS CANTIERE UNDER CONSTRUCTION S32 FINTECH DISTRICT, MILAN, ITALY L22 URBAN & BUILDING MATERIA MATERIALS AND SYSTEMS MILANO | ONALIM LA CITTÀ RIFLESSA BIM 4 KINGDOM STREET, LONDON, UK

TRASPARENZE | TRANSPARENCY

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N.127 2019 marzo |march

n. 127/19 anno – year: 14 – Poste Italiane S.p.A. – Mensile | Italy only euro 9,00, Belgio, Grecia, Portogallo cont., Spagna euro 18,00, Germania euro 20,00.

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T R A S P A R E NZ E M A T E R I A

MILANO | ONALIM LA CITTÀ RIFLESSA SE RECENTEMENTE VI FOSSE CAPITATO DI PASSEGGIARE PER MILANO, VI SARETE SICURAMENTE ACCORTI DEL GRANDE CAMBIAMENTO CHE L’HA INTERESSATA NEGLI ULTIMI 10 ANNI. LO SKYLINE MENEGHINO RIFLETTE BENE LA PERSONALITÀ DELLA CITTÀ E DELLE PERSONE CHE LA ANIMANO: UN TESSUTO DINAMICO, INNOVATIVO E ALLA CONTINUA RICERCA DI SPAZI. IL CAPOLUOGO LOMBARDO HA SVILUPPATO UNA MARCATA TENDENZA ALLA CRESCITA VERTICALE, CHE SI MANIFESTA PASSEGGIANDO PER LE VIE DELLA CITTÀ, DOVE SI È COSTRETTI A CAMMINARE CON IL NASO ALL’INSÙ PER POTER AMMIRARE, NEL LORO INSIEME, I NUOVI LANDMARK URBANI. TEXT BY PAOLO COLOMBO - FACES ENGINEERING PHOTOS DEERNS, FACES ENGINEERING, MCA, MZA

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Vista interna su atrio torre Unipol Internal view on Unipol tower atrium

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ttraverso l’osservazione di due progetti iconografici, quali torre Unipol di Mario Cucinella e torre Generali di Zaha Hadid (descritta nelle pagine precedenti), cercheremo di fare un fermo immagine sulla situazione attuale e futura nell’ambito della progettazione degli involucri trasparenti.

In Italia, la maggior parte degli edifici aventi altezze superiori a 100 m, risulta adibita a uffici. La matericità del vetro consente di creare scorci e viste sul paesaggio circostante, sfruttare la luce naturale e intessere legami con il contesto urbano. L’involucro non è dunque netta scissione tra interno ed esterno, bensì dialogo e intreccio di relazioni, rappresentato metaforicamente anche dalla maglia e dalla geometria della particolare facciata di torre Unipol.

L’edificio, già soprannominato da molti “il nido verticale” per la particolare trama lignea che ne riveste la struttura romboidale, sorgerà nei pressi di Porta Nuova e avrà una doppia pelle vetrata e un profondo cavedio ellittico a tutta altezza che, assieme alla facciata, contribuiranno a garantire la corretta climatizzazione degli spazi interni in tutte le stagioni.

Così come per torre Generali, la scelta di creare ambienti “cuscinetto”, ventilati naturalmente, non è casuale. L’aria presente tra le due pelli, nel periodo invernale, per effetto dell’irraggiamento solare, si riscalda creando un ambiente intermedio con temperatura superiore a quella esterna. Nel periodo estivo invece il vetro esterno proteggerà i sistemi di ombreggiamento dal vento, permettendone l’utilizzo: l’aria surriscaldata presente nell’intercapedine verrà asportata per mezzo di ventilazione naturale. La strategia sopra descritta è solamente una delle possibili strade percorribili per incrementare l’efficienza energetica dell’involucro [1].

Ovviamente ridurre gli apporti solari indesiderati non basta per realizzare un edificio sostenibile. È necessario un coordinamento interdisciplinare e un continuo dialogo con il progetto impiantistico. Adottare la ventilazione naturale come strategia per lo smaltimento del calore in eccesso, ha reso necessario, sin dalle prime fasi progettuali, realizzare analisi fluido dinamiche (CFD). Tali studi, condotti sia sulla doppia pelle che sul grande spazio vuoto che sovrasta la hall di ingresso, hanno consentito di valutare la velocità e la temperatura dell’aria, quella dei componenti di facciata e il comfort dei vari ambienti. I risultati ottenuti sono stati poi inseriti all’interno di un processo iterativo con il fine di

Vista interna uffici doppia pelle torre Unipol Interior view of the double-skin Unipol tower offices

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ottimizzare il dimensionamento delle aperture e garantire il maggior benessere possibile degli utenti. Il grande vuoto presente sul fronte sud è stato progettato per fungere da “polmone”, immagazzinando calore nel periodo invernale, e asportandolo come un camino, nel periodo estivo [2]. La ventilazione di tale spazio è realizzata mediante lamelle vetrate meccanizzate, poste nella parte bassa della torre, e da un analogo sistema presente all’interno del lucernario ellittico a livello 17. Analisi simili a quelle precedentemente descritte, sono state condotte anche nella fase costruttiva di torre Hadid. In questo caso, i risultati sono stati utilizzati per valutare, oltre alla velocità di circolazione dell’aria e al rischio di formazione di condensa superficiale, lo stress generato dalle alte temperature estive sulle motorizzazioni del sistema schermante. Tali studi, seppur basati su dati mutevoli, costituiscono una parte fondamentale della progettazione dell’involucro e forniscono basi solide su cui fondare attività predittive in merito comportamento stagionale dell’edificio.

Come per le analisi CFD, anche il controllo della radiazione solare dipende da fattori variabili: l’orientamento, l’intensità, il periodo dell’anno e il momento della giornata. Le nuove normative in materia di fabbisogno energetico tengono in debita considerazione tali aspetti mediante il calcolo di specifici parametri [3]. Parallelamente alla necessità di schermare la radiazione solare, vi è quella di garantire la maggior trasparenza e luminosità possibili degli ambienti interni. Sull’involucro vetrato tutto ciò si traduce con l’esigenza di massimizzare il rapporto tra TL (trasmissione luminosa) e gvalue (fattore solare). Da qui l’utilizzo sempre più frequente di coating selettivi e basso emissivi in grado di raggiungere rapporti nell’ordine 70/30. Questo non sempre risulta essere

Analisi fluidodinamiche della doppia pelle di torre Generali Fluid dynamics analysis of the Generali Generali double skin

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Spaccato assonometrico modello BIM torre Unipol Split axonometric model BIM Unipol tower

Strategia di ventilazione naturale e climatizzazione roof garden Natural ventilation strategy and roof garden air conditioning

sufficiente. È necessario integrare le superfici vetrate con sistemi di oscuramento dinamici in grado di lasciar penetrare la radiazione solare nel periodo invernale, sfruttando gli apporti gratuiti, e schermarla nelle mezze stagioni e nel periodo estivo. Oltre ai frangisole esterni o inseriti in doppie pelli, capita sempre più spesso di utilizzare tende interne o integrate in vetri camera rivestite da particolari film riflettenti.

Per renderci conto dell’importanza di tali elementi, basti pensare che una finestra di 1 m2 disperde, in una fredda notte invernale, mediamente circa 30W, invece nel peggior momento estivo dalla stessa ne penetrano circa 460. Da questo semplice esempio si intuisce quanto sia importante studiare un sistema di schermatura efficiente e architettonicamente integrato. In tal senso torre Unipol e torre Generali sono esempi virtuosi.

Negli ultimi anni, anche le esigenze di isolamento termico sono divenute più stringenti, rendendo praticamente indispensabile l’utilizzo di tripli vetri (TGU). La trasmittanza generalmente richiesta per facciate di edifici completamente trasparenti si attesta attorno a valori di 0,9 - 1,1 W/m2K. Per raggiungere tali target è indispensabile limitare il numero di aperture, realizzare specchiature di grandi dimensioni e ridurre il numero dei ponti termici puntuali.

La forte immagine iconografica dei due edifici precedentemente descritti risiede in parte nella ricerca formale, estetica e

Strategia di ventilazione naturale torre Unipol Unipol tower natural ventilation strategy

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Dettagli pelle esterna torre Unipol Unipol tower exterior skin details

Schema strutturale interfaccia struttura-facciata Structure-facade interface structural scheme

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Generazione automatica abaci e studio producibilità vetri torre Unipol Automatic generation of abaci and Unipol tower glasses production

tecnologica condotta sulle geometrie dell’involucro. Torre Generali è infatti connotata dal forte andamento torcente, mentre torre Unipol dalla griglia romboidale di facciata con specchiature triangolari di grandi dimensioni pensate per massimizzare la luminosità degli ambienti interni e la visione del contesto urbano circostante. L’unicità di tale elemento ha richiesto una progettazione dettagliata del sistema di facciata, studiando approfonditamente i movimenti, le connessioni e le sollecitazioni trasmesse alla struttura principale. Per poter gestire in modo accurato le geometrie e le interferenze è stato indispensabile sviluppare un modello tridimensionale di tutti i componenti. Tali informazioni sono state poi inserite all’interno di un modello BIM, in modo da verificarne la congruità e il coordinamento interdisciplinare. L’interfaccia con il progetto strutturale ha giocato un ruolo fondamentale nello sviluppo di questo particolare edificio. La singolarità della struttura a diagrid, le grandi luci e la sospensione dei solai, hanno portato a realizzare una carpenteria ausiliaria di forma romboidale (25x9,5 m ca.) di supporto alla facciata. Lo schema statico di questi elementi ne prevede la sospensione in corrispondenza del vertice superiore, in cui è stato realizzato un nodo sferico.

I carichi verticali sono trasmessi al diagrid solamente in corrispondenza dei suddetti vincoli. Le azioni orizzontali vengono invece trasferite alla struttura principale per mezzo di bielle e chiavi di taglio posizionate sui lati inclinati del rombo e sul solaio posto in corrispondenza della diagonale minore.

Per effetto della geometria ellittica della torre e del ritmo romboidale di facciata, i vetri che costituiscono la pelle esterna hanno dimensioni variabili; l’unicità dimensionale di tali elementi risulta accentuata nelle zone del canopy e della serra. Questi aspetti hanno indotto a studiarne l’effettiva

producibilità, calcolando gli sfridi e generando un codice identificativo univoco cui sono state associate caratteristiche geometriche e prestazionali. Tutto ciò è stato reso possibile grazie all’utilizzo di programmi parametrici. Tale approccio ha consentito di individuare gli scenari maggiormente rappresentativi su cui condurre le verifiche, trattando i casi “speciali” in modo puntuale, in funzione dello scostamento dalla media. In questo modo si sono ottimizzate le dimensioni dei profili e gli spessori dei vetri. Il processo di assegnazione dei codici a ciascun elemento di facciata è risultato fondamentale nelle fasi di progettazione e lo sarà ancor più in quelle di cantierizzazione e gestione dell’immobile come dimostrato dall’intervento di CityLife. In caso di accidentale rottura o danneggiamento sarà infatti possibile risalire velocemente alle caratteristiche del componente da sostituire.

La potenzialità di una progettazione BIM risiede infatti anche negli aspetti di gestione del cantiere e dell’immobile dopo la sua realizzazione.

Partendo da questi arketipi innovativi, si può facilmente ipotizzare che nel settore delle facciate il futuro sarà fortemente digitalizzato e la crescente richiesta prestazionale porterà all’utilizzo di software che attraverso il parametric design, la modellazione BIM e la realtà virtuale, incideranno in modo significativo sulla progettazione architettonica.

BIBLIOGRAFIA [1] UNI EN ISO 6946:2018, Componenti ed elementi per edilizia - Resistenza termica e trasmittanza termica - Metodi di calcolo.

[2] Antony W., Ruba S., Natural Ventilation in High-Rise Office Buildings, Abingdon, Routledge, 2013.

[3] D.M 26 giugno 2015, in materia di “Applicazione delle metodologie di calcolo delle prestazioni energetiche e definizione delle prescrizioni e dei requisiti minimi degli edifici”.

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