I grattacieli come ingegneria della sfida: intervista a Dennis Poon di Thornton Tomasetti | Ingegneri.info

I grattacieli come ingegneria della sfida: intervista a Dennis Poon di Thornton Tomasetti

L'intervista esclusiva a Dennis Poon, responsabile strutturale di grattacieli come Petronas Towers, Shanghai Tower, Burj Khalifa. Dalle Torri Gemelle alla stampa 3d di componenti, ci racconta perché gli edifici alti sono la sfida più emozionante per gli ingegneri di oggi

Il Burj Khalifa, il grattacielo più alto del mondo (828 metri) (fonte foto: Reuters/Mohammed Salem)
Il Burj Khalifa, il grattacielo più alto del mondo (828 metri) (fonte foto: Reuters/Mohammed Salem)
image_pdf

Incontriamo Dennis Poon presso lo Iuav, a Venezia, a margine della lecture dal titolo “Form and Structure Design Challange of High Rises” introdotta da Dario Trabucco, responsabile dell’Ufficio Ricerche per il Council of Tall Buildings and Urban Habitat (CTBUH). Dennis Poon è Vice Direttore della società di ingegneria Thortnon Tomasetti, 800 dipendenti suddivisi in 27 uffici mondiali e responsabile strutturale di grattacieli quali le Petronas Towers, il Taipei 101, la Shanghai Tower, il Burj Khalifa e l’erigenda Kingdom Tower. Ci spiega i propri capisaldi per la progettazione e la gestione di commesse complesse: continuo confronto, rigoroso coordinamento e un’enorme passione per le sfide. Laureato presso l’Università del Texas e un Master in ingegneria civile conseguito presso la Columbia University di New York, Poon afferma che l’ingegneria rappresenta il modo ideale con la quale è possibile spiegare un progetto a tutti. Scopriamo il perché.

Leggi anche: Edifici alti e grattacieli: arriva l’e-book sugli aspetti strutturali

I media, parlando di grattacieli, spesso indicano gli architetti quasi ne fossero i soli progettisti, ma senza uomini “invisibili” del suo calibro, questi non sarebbero potuti ergersi. Perché, in questa dialettica del rumore, si citano solamente le archistar? Come riportato nel testo di David Zweig, “Invisibles”, perché le grandi responsabilità sono sovente legate all’anonimato?
Ad essere sinceri, detesto questa concezione propria della maggior parte della gente comune! Quando levano il loro sguardo verso un qualsiasi edificio, essi tendono ad associarvi solamente l’architetto che ne ha progettato le forme, la funzione oppure la sua trasformazione. E questo mi addolora! Devono sforzarsi di pensare anche a chi ha elaborato l’impianto di condizionamento, quello elettrico e a quello di risalita, in una visione più allargata. E poi, ovviamente, anche a chi ne ha concepito le strutture e i suoi elementi, quali colonne, travi e fondazioni. Purtroppo, quando la gente non si cura delle altre componenti progettuali, e si basa, dunque, solo su di un approccio visivo, è normale per loro pensare agli architetti quali unici progettisti, la sola categoria professionale coinvolta. Tuttavia, ritengo che molte persone, invece, comprendano come la progettazione e la costruzione di un edificio, o di qualsiasi struttura complessa, sia frutto di un lavoro di squadra, in cui architetti, ingegneri (meccanici e strutturali, ecc), operai e appaltatori vi concorrano. In qualità di ingegnere strutturale, sono orgoglioso di far parte di questo team. Noi non siamo interessati all’ostentazione, quanto piuttosto ad offrire un vero e proprio contributo al fine di ottenere il nostro obiettivo: un capolavoro progettuale.

Petronas Towers

Petronas Towers

A seguito dei tragici attentati dell’11 settembre 2001, quanto e come è variato il modo di affrontare il possibile rischio di incendio in un edificio alto, negli ultimi 15 anni?
Vedi, questo è un problema molto serio, che costò alle Torri principali del complesso il collasso. L’impatto dei 2 aerei, ormai un fatto pienamente assodato, determinò una sorta di crollo progressivo, in cui le partizioni orizzontali vennero a comportarsi come tanti pancake, per intenderci. In seguito a questi tragici accadimenti, sia le norme tecniche che i progettisti, architetti e ingegneri, e dunque anche gli ingegneri strutturali e meccanici, concentrarono i propri sforzi al fine di migliorare la sicurezza degli edifici contro tale pericolo.

E così, per prima cosa, pensarono a definire un vano scala più solido e robusto oltre a specifiche rampe di emergenza, al fine di garantire il deflusso delle persone dall’edificio secondo vie di esodo predefinite. Si decise, dunque, per la tutela di tali scale grazie all’impiego di muratura armata, o di calcestruzzo armato, determinando un perimetro maggiormente protetto. In secondo luogo, l’attenzione venne rivolta al sistema di risalita degli ascensori, al fine di affinarlo, in caso di emergenza, per il salvataggio di individui, permettendo di salire e scendere per l’edificio bypassando l’area oggetto del rogo.

Poi, in terza battuta, si è optato per il decentramento dei sistemi di controllo e protezione. Tale scelta, dunque, non consentirà più, ad un evento critico, la messa fuori uso dei sistemi principali quali il sistema automatico di estinzione sprinkler, degli ascensori o dell’impianto di alimentazione elettrica. Il loro decentramento garantirà il regolare funzionamento delle altre zone, qualora una sola porzione dell’intero sistema venisse ad essere de-capacitata. Ciò accadrà anche per il sotto-sistema della sicurezza e per i relativi impianti meccanici ed elettrici che ne concorrano al mantenimento.

Quarto e ultimo ambito, le strutture. Abbiamo migliorato la loro tenuta al fuoco, perfezionando e implementando il rivestimento dei principali elementi; inoltre, stiamo progettando travi e colonne, di grandi luci e dimensioni, in grado di sopportare il peso di più livelli, in modo tale da scongiurare situazioni di crollo progressivo. Così, siamo in grado di progettare colonne, la cui sommità può essere addirittura tranciata o distrutta, assicurando loro una certa capacità nel sostenere gli orizzontamenti lavorando come un supporto appeso, una sorta di appendiabiti. Lo stesso approccio vale anche per le travi: qualora subissero delle lesioni, o rotture, potranno essere ancora in grado di lavorare come una trave continua, ridistribuendo i carichi. Queste sono le risposte ai quesiti sulla sicurezza, messe in campo nella progettazione degli edifici alti, a seguito degli attacchi terroristici dell’11 Settembre 2001 a New York City.

Quali nuovi materiali da costruzione potrebbero essere impiegati nei prossimi edifici alti? In particolare, nei super e megatall da lei progettati e attualmente in fase di costruzione, vi sono particolari innovazioni legate ai materiali o alle fasi costruttive che ci può descrivere?
Per quanto concerne i grattacieli, molteplici sono le forze in gioco. Vi sono forze enormi a cui fare fronte, così come ancora maggiori lo sono nei supertall (+300 m, ndr) e nei megatall (+600 m, ndr). Al fine di rispondere alle sollecitazioni imposte da questi imponenti carichi, imposti dal sisma, dal vento e dai carichi verticali gravanti su colonne e pareti, abbiamo deciso di procedere non implementando le dimensioni delle colonne, così come l’altezza delle travi. Piuttosto, abbiamo optato per l’impiego di calcestruzzo ad alta resistenza, agendo sulla composizione del mix design e dei suoi aggregati. Negli elementi compositi, siamo andati ad agire anche sull’acciaio, ad alta resistenza, annegato all’interno delle strutture in cls armato.

L’acciaio stesso, avente funzioni strutturali e utilizzato, ad esempio, come travi, dispone di caratteristiche di alta resistenza già disponibili all’uso attuale degli ingegneri. Ma tornando alle miscele del calcestruzzo, stiamo additivando ceneri volanti quale rinforzo, al fine di aumentarne la resistenza a compressione. Tali materiali ad alta resistenza ci consentiranno di costruire edifici più alti e in grado di resistere a carichi maggiori riducendo, al contempo, la dimensione della colonna o dell’elemento strutturale. Un vero progresso, che passa per i materiali da costruzione.

Nel One World Trade Center è stato utilizzato un calcestruzzo avente una resistenza pari a 14.000 psi, notevole, ma oggi è possibile raggiungere valori ancora più elevati! Siamo in grado di controllare il progetto di miscela del calcestruzzo, e quindi, è realtà l’ottenimento di conglomerati cementizi aventi resistenza implementata. Non è più necessario impiegare molta acqua grazie alle ceneri volanti descritte in precedenza, che, dunque, ci aiutano molto. Anche l’analisi informatizzata, e i suoi calcoli più accurati, concorre ad evitare l’impiego di quantità extra di materiali, i quali non siano di stretta necessità. Dunque, siamo in grado di calcolare esattamente le misure di materiale che ci servono, in modo da non dover attendere forniture potenzialmente non necessarie. Quindi, questa precisione di calcolo ci aiuterà nell’analisi progettuale degli edifici futuri, in maniera più accurata.

Shanghai Tower - courtesy of Gensler

Shanghai Tower – courtesy of Gensler

Pensando alla stampa 3D, essa potrà rivoluzionare il modo di costruire i grattacieli aprendo a nuove strade? Se sì, in che campi strutturali ne vede possibilità di diffusione?
La stampa 3D, ai suoi albori, ha visto la produzione di oggetti in scala ridotta, principalmente giocattoli o modelli. Ad oggi, la stampa 3D è correntemente in uso per la produzione di componentistiche per gli edifici, dunque coinvolta all’interno del processo costruttivo. Essa, in sostanza, si presenta a noi come una stampa in cui viene impiegata una sorta di pasta dentifricia. Quest’ultima è data dal materiale cementizio, che viene spremuto così come si fa come con un tubetto di dentifricio, e il cui controllo è assicurato dal computer. Vi sono dei pannelli e delle componenti che vi piacciono? Bene, attualmente la maggior parte di queste è possibile stamparsi, qualora sia in calcestruzzo.

E dalle forme differenti, ad esempio curve, così come per altre. Quindi, tali pannelli in cls possono essere utilizzati quali finiture architettoniche, fissati all’esterno dell’edificio. In aggiunta, la stampa 3D consente anche la genia di una sede muraria composta di 2 pannelli tra loro paralleli, i 2 paramenti, rendendo possibile la creazione di tramezzature, ovviamente non portanti. Si posso produrre pannelli stampati aventi forma a zig-zag, interlacciati, offrendo la possibilità di utilizzare la stampa 3D per dare alla luce porzioni o segmenti di muri divisori. E, allo stesso modo, si possono realizzare casseforme per il getto di settori di solaio, collocate una sulla superficie inferiore e, l’altra, sulla superiore. Consente, dunque, la creazione di pannelli sandwich, con interposto del materiale all’interno. L’unica difficoltà della stampa 3D risiede nel come si progetta la “pasta” di cemento che viene “spremuta”, ossia il mix design. La tempistica è molto importante, poiché è necessario controllare i tempi di presa di tale composto cementizio, evitando che avvenga troppo presto o troppo rapidamente. Quindi, allo stesso modo, si può ampliare il processo di progettazione, concependo così il vostro edificio. Sono certo si possa realizzare una casa, anche a più piani, con la tecnica della stampa 3D, così come sarà possibile utilizzarla per produrre singoli componenti locali per lo smorzamento. Non ritengo possibile, invece, adottare la stampa 3D per le principali componenti strutturali, quali le megacolonne o le principali pareti di taglio. Ma, per edifici residenziali di forme regolari, si può adottare, non appena sia verosimile un controllo della qualità e il giusto mix design tecnologico.

Ping An International Finance Center

Ping An International Finance Center

Quando lei cominciò a collaborare con Thornton Tomasetti, nel 1977, i grattacieli in costruzione erano pochissimi. Trentanove anni dopo, lei è una delle figure di riferimento per questa tipologia urbana, considerando che 8 dei 20 prossimi super e megatall la vedono coinvolta. Quali sono state le sfide di ingegneria strutturale più difficili a cui ha dovuto fare fronte e la commessa più complessa in termini assoluti?
Iniziai a lavorare presso Thornton Tomasetti, come ingegnere di livello base, nel dicembre del 1977. Fui molto fortunato, il momento si rivelò essere quello giusto, in quanto, dieci anni dopo, si verificò il boom della costruzione degli edifici alti, concentrati soprattutto nella zona Asiatica, tra Cina, Kuala Lumpur, Malesia e Corea, per la precisione. La nostra grande sfida iniziale fu rappresentata dal primo grattacielo di Kuala Lumpur, ossia le Petronas Towers. A questi successe il Taipei 101, a cui seguirono altri supertall in Cina, a Shanghai, e così via. La sfida più difficile che ho affrontato durante questi ultimi 39 anni, in campo ingegneristico, è il rapporto con la tecnologia informatica. Essa è molto utile, senza dubbio. Tuttavia, seppure l’avanzamento di software e hardware riveli la loro importanza per gli ingegneri e gli architetti, è utile vivere ancora dei principi fondamentali dell’architettura e dell’ingegneria. Certo, è palese, se si utilizzano questi strumenti correttamente, essi agevolano di molto il nostro lavoro. Ma, viceversa, se questi programmi vengono utilizzati erroneamente, ciò che si produce è vera spazzatura, immondizia, a partire dai dati di input e, conseguenzialmente, di output.

Taipei 101

Taipei 101

Quindi, ritengo sia importante continuare a incrociare i risultati ricavati sia manualmente che dai differenti software analitici. Un’altra sfida è rappresentata dal coordinamento. Tutto si sta muovendo in fretta: gli architetti possiedono una moltitudine di software, ognuno ne padroneggia un sacco. Questi consentono di apportare modifiche in modo rapido, senza un reale controllo, rendendo necessaria l’esigenza di una tenuta alta in termini di attenzione sul processo di coordinamento. Il costruito, la sua geometria, le forme e i suoi profili, stanno diventando sempre più complessi grazie all’implementazione di software parametrici, è un dato di fatto. Così, questa possibile complessità diventa una sfida per gli ingegneri e gli architetti. E inoltre, quanto espresso non deve mai perdere di vista le possibilità offerte dalla tecnologia costruttiva, ossia quanto alto dovrà essere pompato il calcestruzzo e quanto velocemente, il curtain-wall, le pareti di taglio, il nucleo, le geometrie del cls e così via. La facciata continua è un altro grande progresso, un avanzamento dettato dalla progettazione del vetro, così come lo è, allo stesso modo, per una facciata in pietra. In questo modo, ingegneria, architettura e costruzione si sovrappongono sempre, ibridandosi di continuo. E’ un lavoro di concerto, in tandem, che deve inglobare tutte le parti in causa: è una grande sfida.

Copyright © - Riproduzione riservata
L'autore
I grattacieli come ingegneria della sfida: intervista a Dennis Poon di Thornton Tomasetti Ingegneri.info