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Il Bim per il Grattacielo Intesa Sanpaolo a Torino

Entriamo in dettaglio nell'utilizzo del Building Information Modeling per la modellazione strutturale della torre torinese progettata da Renzo Piano

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Il Grattacielo Intesa Sanpaolo di Torino, inaugurato il 10 Aprile scorso a 126 anni esatti di distanza dall’apertura della Mole Antonelliana, avvenuta il 10 aprile 1889, si è avvalso delle potenzialità del B.I.M. (Building Information Modeling) per integrare e supportare i lavori di edificazione della torre. E’ stato sviluppato, a posteriori, un modello tridimensionale completo e dettagliato della struttura, con il preciso obiettivo di coadiuvare le attività di pertinenza della direzione lavori strutturale. La progettazione di tali lavori è cominciata nel 2009, senza però andare di pari passo con l’utilizzo della piattaforma BIM, a causa dell’allora connotazione sperimentale.

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“Il team di ingegneri strutturisti della società meneghina Ce.A.S. (Centro di Analisi Strutturale), in coordinamento con la società Harpaceas, la prima B.I.M. Specialist italiana con sede a Milano, ha prodotto il modello tridimensionale del grattacielo “as built”. Tale lavoro, condotto appunto in partnership, ha permesso di restituire alla committenza un modello virtuale in ambiente di progettazione Tekla Structures, collegato alla banca dati documentale progettuale tramite hyperlink associati ai differenti oggetti. Tale software, noto inizialmente come Xsteel, è un programma B.I.M. e CAD per la modellazione 3D, sia di dettagli in acciaio che di strutture in calcestruzzo, il quale permette di seguirne lo sviluppo puntuale dei singoli elementi durante le differenti fasi. Grazie ad un applicativo aggiuntivo del programma sviluppato dell’azienda produttrice finlandese, alcune migliaia di documenti sono stati digitalizzati e collegati alle parti strutturali, snellendo la gestione cartacea e il controllo dei certificati di accettabilità/tracciabilità dei materiali adoperati in cantiere (come richiesto dal capitolo 11 del DM 14/02/2008). Entrando maggiormente nel dettaglio dell’opera strutturale e della piattaforma 3D sviluppata, è possibile identificarne i differenti elementi distintivi, successivamente esplicitati:

 

 

 

il modello B.I.M. della struttura

La platea si configura quale un parallelepipedo in calcestruzzo armato, di spessore pari a 4,30 m e di volume complessivo pari a 12.800 m3, il cui getto monolitico è avvenuto in 4 giorni consecutivi impiegando più di 1.200 carichi di autobetoniere. Essa si sviluppa per circa 25 m in profondità nel sottosuolo, forte di 6 piani ipogei (da B0 a B6), ma tuttavia esclude dalla modellazione i piani interrati sottostanti al solettone del livello B2. Tale piano, durante le campagne di scavo per la platea, è stato impiegato quale contrasto transitorio dei diaframmi.

 

 

Il piano interrato B2

Gli elementi verticali portanti sono costituiti da 6 megacolonne perimetrali in acciaio. Queste si sviluppano in altezza, dalla base alla sommità dell’edificio, con una precisa prerogativa strutturale, contribuendo anche ad un interesse estetico nella lettura della torre. La loro modellazione è stata condotta inserendovi anche minimi dettagli strutturali, necessari a causa del livello di asimmetria rilevato in pianta. Le controventature sono state disegnate mediante elementi in simulazione delle funi, aventi diametro pari a 60, 110 e 140 mm.

 

dettaglio e sezione di una megacolonna

 

I 3 core in calcestruzzo armato, quello centrale e i 2 ascensore, costituiscono il principale elemento di controvento della torre. Il primo imposta sulla platea di fondazione e si sviluppa altimetricamente sino in sommità. Essi sono stati modellati riproducendone attendibilmente la geometria, comprensivi di forometrie e di piastre di collegamento alla struttura metallica, annegate nei getti stessi.

 

 

vista assonometrica del core nella porzione terminale di sommità

Il corpo uffici nella zona sud è sorretto da una “fondazione aerea”, il cosiddetto transfer. Esso, con le sue 2.350 tonnellate, trasferisce alla platea di base il peso globale dei 32 piani soprastanti e degli ulteriori 5 appesi, costituiti dall’auditorium, attraverso le 6 megacolonne precedentemente descritte. La struttura di trasferimento Sud è costituita da 4 travi principali e da un graticcio di travi reticolari sospese, collegate mediante giunti saldati alle megacolonne. Tale graticcio accoglie i pilastri in falso riportandone il carico sulle megacolonne perimetrali e sul nucleo in cls armato. Il suo impiego è stato necessario per liberare lo spazio riservato alla sala congressi da tutte le strutture verticali che avrebbero inficiato lo spazio interno, ad eccezione delle 6 megacolonne, del core e degli ascensori panoramici. Il transfer Nord, invece, è costituito da 2 mensole che poggiano, nella parte inferiore, su un setto in cls armato del core; nella parte superiore, esse sono collegate al nucleo da 12 barre Macalloy, passanti attraverso tutto lo sviluppo del setto e nel profilo a cassone superiore.

 

modelli dei transfer Sud e Nord

La carpenteria metallica a telaio prevede l’impiego di circa 15.000 tonnellate di acciaio a media e alta resistenza (S355 e S460), suddivisa in 2 strutture principali con caratteristiche differenti. E’ costituita da una serie di elementi che irrigidiscono il sistema strutturale principale, quali, ad esempio, i controventi in corrispondenza delle facciate Nord e Sud. Questi, ubicati al di sopra del livello 7, offrono un modesto contributo alla resistenza per azioni orizzontali ma, viceversa, risultano determinanti negli scenari accidentali. Essi sono costituiti da colonne e diagonali d’irrigidimento, accoppiate alle travi presenti in loco. A riguardo della serra climatica, la modellazione ha interessato gli impalcati, le travature reticolari di copertura, la struttura reticolare perimetrale e i collegamenti agli elementi in calcestruzzo armato. I “giardini d’inverno”, che emergono a sbalzo dagli impalcati, a Sud, sono stati disegnati in tutta la loro altezza, implementando nel modello tridimensionale anche le 2 scale di sicurezza posizionate sui lati est e ovest del grattacielo.

 

modelli della serra climatica (in sommità) e dei giardini d’inverno (a Sud)

 

I solai sono realizzati sia con elementi prefabbricati che in opera. In particolare, nella zona Sud del complesso, sono stati impiegati tegoli prefabbricati in calcestruzzo armato precompresso, solidarizzati mediante getto di completamento in opera. Essi sono stati modellati riproducendone fedelmente la geometria.

 

In conclusione, possiamo affermare l’accuratezza del modello della torre in ambito B.I.M.. Le singole parti riferibili agli elementi in acciaio risultano essere oltre 121.000, a cui vanno aggiunti 77.000 bulloni e diverse migliaia di saldature. Includendo anche le parti in cls armato e altri oggetti strutturali, il modello si compone complessivamente di oltre 205.000 oggetti fisici, individuabili puntualmente e computabili con accuratezza. Essa si è resa necessaria per programmare le successive fasi di manutenzione del fabbricato durante l’intero periodo utile di vita previsto in anni 100, ad esempio legate alla carpenteria metallica con previsioni di serraggio delle giunzioni bullonate, di verifica delle saldature e dei cicli di verniciatura.

 

 

modelli della struttura metallica (particolare)

 

Ognuno dei 205.000 oggetti sopra citati ha associato differenti attributi tecnici aggiuntivi, tra i quali, ad esempio:

  • -> zona o ambito di appartenenza;
  • -> profilo metallico costituente;
  • -> area superficiale;
  • -> marca identificativa;
  • -> nome del costruttore;
  • -> fornitore dell’acciaio;
  • -> matricola;
  • -> numero di colata dell’acciaio;
  • -> le prove di accettazione in cantiere;
  • -> le specifiche tecniche appositamente sviluppate per determinati elementi.

 

Per consentire una più agevole individuazione delle parti e delle componenti strutturali di modello, esso è stato scomposto in moduli principali secondo la tecnica “Model Breakdown Structures”, identificando ogni sottoparte con una sigla di 2 lettere. La base documentale è stata poi riposizionata, mediante una struttura in grado di differenziare ogni zona secondo la classificazione del materiale corrispondente:

  • A = Acciaio
  • C = Calcestruzzo Armato
  • SDT = Saldature

 

Dalle cartelle dei materiali, acciaio e calcestruzzo, derivano i disegni “as built” o di officina, oltre ai certificati di origine. Dalla sottocartella “saldature” si accede, invece, ad altre 4 sottocategorie:

  • CNDO = Controlli non distruttivi in opera
  • CNDS = Controlli non distruttivi in stabilimento
  • DISEGNI = Disegni di saldatura
  • VT = Controllo visivo
  • MT = Controllo magnetoscopico
  • UT = Controllo ultrasonoro

 

Il progetto delle strutture è firmato dall’Ing. F. Ossola e dalla Società Expedition Engineering di Londra.

 

 

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