Come e' stato realizzato l'Albero della Vita di Expo 2015 | Ingegneri.info

Come e’ stato realizzato l’Albero della Vita di Expo 2015

Focus tecnico sull'uso del legno ingegnerizzato per la complessa costruzione dell'Albero della Vita, torre-simbolo di Expo 2015 alta 36 metri

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Completato ben in anticipo rispetto a molte altre strutture del sito espositivo, l’Albero della Vita è la gigantesca scultura in legno e acciaio che per molti diventerà l’icona scultorea di Expo Milano. Concepito da Marco Balich, direttore artistico del Padiglione Italia, è una struttura in legno lamellare di larice e di acciaio, alta 36 metri, posizionata all’interno di un bacino d’acqua, la Lake Arena, che grazie alla sua capienza massima da 20mila persone accoglierà eventi, concerti e spettacoli pirotecnici.

Protagonista della realizzazione strutturale dell’Albero è il Consorzio Orgoglio Brescia, costituitosi ufficialmente il 12 dicembre 2014, in risposta ad una manifestazione di interesse che l’Associazione Imprenditori Bresciani ha inviato a Padiglione Italia per indicare la piena disponibilità di diventare sponsor tecnico, offrendo gratuitamente la struttura. 

Tra le realtà che hanno partecipato al progetto un ruolo centrale è giocato da Wood Beton, con l’ing. Giovanni Spatti, che ha contribuito a definire l’impostazione strutturale dell’Albero, a individuare la tecnologia di produzione degli elementi in legno lamellare a doppia curvatura e con torsione lungo l’asse, a progettare l’ingegnerizzazione e i sistemi e dispositivi di montaggio, fino a eseguire il montaggio stesso.

Di seguito vi raccontiamo come è stata realizzata tecnicamente la torre.

Le fasi di realizzazione dell’Albero della Vita sono: 
– Concept strutturale e progettazione costruttiva
– Tecnologia produttiva
– Ingegnerizzazione del sistema di montaggio
– Montaggio

Il progetto originale prevedeva la struttura portante dell’Albero della Vita realizzata con profili in acciaio mentre gli elementi in legno svolgevano semplicemente la funzione estetica di rivestimento.
Inizialmente era previsto l’utilizzo di 500.000 kg di acciaio e 100 mc circa di legno lamellare. Con la revisione del progetto da parte dell’ing. Spatti, è stata modificata completamente l’impostazione strutturale: la chioma, il fusto e la “gonna” inferiore dell’Albero sono costituiti da elementi portanti in legno senza la presenza di elementi in acciaio di sostegno diretto. Questa soluzione ha consentito di risparmiare circa 350.000 kg di acciaio a fronte di un aumento di legno di soli 20 mc. La parte lignea dell’Albero pesa in totale circa 90 tonnellate.

Inoltre la nuova concezione strutturale, che prevede la presenza di una colonna centrale cava con diametro di circa 250 cm, ha consentito di risolvere agevolmente il problema dell’accesso in quota attraverso la posa in opera di una scala elicoidale all’interno della colonna stessa: grazie a ciò il personale di servizio potrà quindi tranquillamente arrivare in quota per la manutenzione e l’installazione di tutte le apparecchiature previste per gli spettacoli.
Peraltro, il fusto metallico è stato studiato per essere sfruttato durante la fase di montaggio (come sarà meglio spiegato a seguire) e anche per ospitare tutta la parte relativa all’impiantistica.

La produzione di “spire” in legno lamellare per seguire la superficie esterna dell’Albero, caratterizzata dall’essere costituita da elementi a doppia curvatura con torsione lungo l’asse, è stato uno dei punti di maggior difficoltà di tutto il progetto. Per raggiungere l’obiettivo è stato necessario mettere a punto sistemi di produzione assolutamente innovativi ma, nel contempo, di grande affidabilità e sicurezza.

L’Albero della Vita è costituito da 24 spire, con lunghezza di circa 124 ml cadauna e sezione 16×28 cm, di cui 12 destrorse e 12 sinistrorse.
Ogni spira è costituita da 19 conci uniti mediante assemblaggi meccanici eseguiti in cantiere. A sua volta ogni concio è composto da 5/6 pezzi che sono l’unità elementare della spira. Quindi in totale si hanno 1392 pezzi di legno lamellare di larice di provenienza siberiana e svizzera.
Partendo da elementi in legno lamellare curvi nel piano, si è successivamente passati alla loro lavorazione con speciali macchine a controllo numerico e alla loro unione attraverso barre e resine epossidiche, tecnologia che Wood Beton utilizza da 25 anni.

Per il montaggio dell’Albero della Vita è stato messo a punto un sistema specifico che prevede la realizzazione della chioma alla base del fusto ed il suo successivo tiro in quota con l’utilizzo di un complesso sistema di taglie ed argani: la chioma dell’Albero è collegata al tubo centrale mediante 48 trefoli in acciaio armonico nella sua parte superiore e con 24 piastre di acciaio nella sua parte inferiore.
Il peso totale della chioma, considerando le spire in legno ed il tubo centrale è pari a circa 80 tonnellate: si è trattato, quindi, di un’operazione molto delicata e difficoltosa se si considera sia il peso della chioma che il suo diametro di circa 40 m.

Il sistema di montaggio ideato ha consentito di ottimizzare i tempi accorciandoli notevolmente e soprattutto ha consentito agli operatori di cantiere di lavorare in massima sicurezza senza dover compiere impegnative operazioni di assemblaggio in quota visto che l’elemento principale dell’albero, la chioma, è stato assemblato ai piedi del fusto e successivamente portato nella posizione finale.

Il tubo strutturale portante dell’Albero della Vita è stato reso multifunzionale, poiché utilizzato anche come guida per eseguire il montaggio: in un primo tempo è stata montata la parte di tubo fissa e, in una fase successiva, si è fatto scorrere su di essa un tubo esterno mobile. Su questa parte mobile sono state assemblate le spire della chioma ed il tutto è stato poi sollevato attraverso l’uso di taglie e argani.
Per eseguire tale operazione non è stata sufficiente una squadra di montaggio specializzata solo nelle strutture di legno lamellare, ma si è resa necessaria un’integrazione con personale qualificato che già avesse fatto uso in passato di dispositivi di sollevamento speciali. Si tratta di una tipologia di intervento già sperimentata in passato su altre realizzazioni, come il varo in Russia di un ponte in legno lamellare lungo circa 82 mt (costruito in verticale come una torre e poi fatto ruotare sulla cerniera di base) e la costruzione di una torre alta 40 mt a Londra, la Strand East Tower (assemblata sovrapponendo 3 conci di forma conica-cilindrica).

La chioma dell’Albero della Vita è stata sollevata da terra fino alla sua posizione finale (a più di 30 mt di altezza) in soli 90 minuti. Il sollevamento è avvenuto mercoledì 4 marzo e si è trattato di una fase particolarmente spettacolare: poco dopo le 10 è iniziata l’operazione di sollevamento schiacciando il bottone che ha messo in moto i due argani e, ad una velocità di 20 centimetri al minuto, in meno di due ore, la chioma è arrivata a destinazione.

Per la realizzazione dell’Albero della Vita sono stati utilizzati sofisticati programmi di calcolo agli elementi finiti e si è fatto ricorso, per la modellazione grafica e per i disegni di produzione, all’impiego di software 3D dedicati con output idonei per la macchina a controllo numerico.
Ancora una volta, per la fase di progettazione, è tornata utile l’esperienza delle opere speciali realizzate in precedenza, così come per la fase di ingegnerizzazione, durante la quale è stato necessario progettare specificatamente la fase di montaggio, definendo particolari dispositivi e attrezzature, quali, per esempio, taglie e carrucole di rinvio, fondamentali per il sollevamento.
Fondamentale è stata la costituzione del Consorzio Orgoglio Brescia, che ha visto al suo interno tante aziende diverse delle quali si è potuto sfruttare di ognuna la propria specificità, e importante l’intensa collaborazione con lo studio GAP Progetti, che si è occupato della parte di progettazione generale, del coordinamento e della gestione delle pratiche burocratiche ed amministrative.

Nonostante la fase di produzione, data la complessità degli elementi da produrre, sia stata oltremodo impegnativa, alla fine non è stato necessario apportare nessuna modifica alle ipotesi di produzione fatte in fase di concepimento della soluzione progettuale, così come per ipotesi di montaggio delle strutture e di gestione del cantiere, dove non si sono dovute apportare variazioni significative alle procedure previste in fase di progettazione.

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