Krause Gateway Center di RPBW: un focus strutturale (in esclusiva) | Ingegneri.info

Krause Gateway Center di RPBW: un focus strutturale (in esclusiva)

L'analisi complessiva del Krause Gateway Center, firmato da Renzo Piano e OPN Architects, è stata resa possibile grazie alle dichiarazioni fornite in esclusiva dal Vice Presidente esecutivo dello studio di ingegneria Silman, Nat Oppenheimer

0 - Krause Gateway Center - courtesy of RPBW
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Il Krause Gateway Center è l’opera di prossima inaugurazione nel mese di Novembre su progetto architettonico di Renzo Piano Building Workshop e OPN Architects, sita a Des Moines, Iowa, U.S.A. In questo articolo si propone un focus strutturale dell’opera, dotata di 5 piani fuori terra e di 2 livelli interrati. L’edificio statunitense presenta un’altezza massima di 26,2 m, rilevata all’estradosso della copertura dell’ultimo livello, e una superficie complessiva di circa 14.800 mq. La sua analisi complessiva è stata resa possibile grazie alle dichiarazioni, in esclusiva, fornite dallo studio statunitense di ingegneria Silman, nella persona del Vice Presidente esecutivo ing. Nat Oppenheimer.

Le fondazioni del Krause Gateway Center

In merito alle fondazioni della nuova sede del gruppo Kum & Go, la loro descrizione è possibile partendo dai 2 piani interrati dell’edificio. La griglia tipica dei pilastri si presenta regolare e dalla geometria quadrata nel piano, con interasse di circa 914 cm; essi impostano su strutture intermedie a plinto (n. 2) e fino a n. 13 pali trivellati di tipo APG (Auger Pressure Grouted), gettati in opera a pressione. La platea di fondazione tra tali strutture intermedie è costituita da una soletta piena in calcestruzzo armato, gettata in loco, dello spessore di circa 150 cm e una resistenza alla compressione di ~41 MPa. Questi è rinforzata da un’orditura di barre di armatura, aventi un valore minimo garantito di resistenza allo snervamento di circa 448 N/mm².

Le suddette strutture a coronamento dei pali variano, in spessore, da circa 110 cm a 170 cm, con diametri delle barre comprese tra 19 mm a 36 mm a seconda delle zone locali e una resistenza minima allo snervamento pari a 420 N/mm². Anche i setti posseggono il medesimo fyb (Rs) della citata porzione di platea (~41 MPa). L’area centrale della stessa, invece, evidenzia uno spessore di 150 cm e poggia su pali aventi un rinforzo di armatura tipico Ø19/20, sia in estradosso che in intradosso. Infine, i muri controterra in calcestruzzo gettato in opera svolgono la duplice funzione di resistere sia alla pressione laterale, sia ai carichi verticali. Essi impostano sul perimetro del piano di fondazione, adattandosi alla griglia strutturale complessiva.

Krause Gateway Center - courtesy of Silman

Krause Gateway Center – courtesy of Silman

L’edificio statunitense e i suoi orizzontamenti

Il solaio del piano 1 f.t., così come la soletta al livello -1 (parcheggio), è progettato in cls armato gettato in opera, avente spessore variabile tra 30 ÷ 35 cm e Rck= ~41 MPa. In intradosso, sono disposte barre di armatura Ø19/30 e Ø16/30 rispettivamente, mentre in estradosso rinforzi locali in concomitanza di elementi puntiformi, variabili in diametro da 13 mm a 29 mm. Dal 2° orizzontamento fino in copertura invece, i solai si presentano del tipo collaborante in acciaio-calcestruzzo, dati da lamiere grecate e getto di completamento in cls e portati da orditure di travi in acciaio.

Tali travi sono distanziate in modo tale che la lamiera metallica possa portare il peso umido del calcestruzzo e dimensionate al fine di consentire al cls, una volta indurito, di lavorare a compressione. Ciò consente sezioni di solaio con altezze più contenute onde coprire la luce libera tra le colonne, come già accennato pari a circa 9 m. Calandrate e con un’altezza di 25 cm, ad esse viene accoppiato un pannello sandwich a pavimento, al fine di ospitare le sedi degli impianti MEP. Proprio per incrementare ulteriormente la flessibilità dei percorsi impiantistici, tali travi sono di tipo alveolare e complessivamente provviste di oltre 1.000 forature dalla geometria rettangolare; gli altri elementi a sbalzo, invece, sono stati progettati come travi metalliche dotate di nervature di irrigidimento e aventi spessore medio di ~68 cm.

Krause Gateway Center - courtesy of Silman

Krause Gateway Center – courtesy of Silman

Gli elementi verticali

Tutte le “super-colonne” presenti nell’edificio sono in acciaio, con una forma geometrica nel piano che ricorda il simbolo dell’hashtag (#) inscritto in un quadrato di 60 cm di lato. Esse risultano composte da piastre di oltre 6 cm di spessore, saldate insieme con giunti a completa penetrazione. Tali colonne agiscono sia in presenza di carichi verticali (oltre 15 m non vincolati), ma anche come parte del sistema resistente ai carichi laterali dell’edificio. La particolare forma delle “super-colonne”, così come l’esecuzione delle loro connessioni, ha portato ad un intenso coordinamento tra il team progettuale e gli appaltatori degli elementi in acciaio.

Il comportamento sismico e curiosità strutturali

La città di Des Moines si trova in una zona a bassa sismicità e i carichi del vento sono peraltro moderati. Il sistema resistente ai carichi laterali è un ibrido di telai a momento e di altri controventati al nucleo ascensore dell’edificio. La flessibilità dei telai a momento perimetrali e le colonne non vincolate, a doppia altezza tra il piano terra e il terzo (il telaio del piano 2° è ricondotto nell’impronta dell’edificio) rappresentava una sfida, sia in termini di soddisfacimento dei requisiti prestazionali generali dell’edificio, sia per quanto concerne il rivestimento esterno. La soluzione risultante è stata quella di utilizzare, oltre ai suddetti telai, le (n. 4) “super-colonne” abbinate ad elementi a trazione vincolati al piano terra. Queste “aste” sono progettate per evitare di lavorare a compressione, in quanto risulterebbero troppo esili; esse sono collegate al piano terra impiegando una combinazione di molle, in grado di limitare l’entità del carico trasferito dal collegamento nella lastra nonché il carico entro la coppia stessa. Contenendo le forze in gioco, dunque, il sistema resiste alla scuotimento sismico indotto, assicurando all’intera struttura il rispetto del Codice e dei requisiti generali di progetto.

Il perimetro dell’edificio, dal 3° al 6° livello f.t., è contraddistinto da un aggetto esterno per precisa esigenza estetica segnalata dagli architetti. Tale volume è portato da travi a sbalzo, a sostegno del solaio, così come da travi-parete. Le prime furono pre-caricate in fase di costruzione, al fine di simularne il comportamento effettivo finale oltre alla sua freccia, in modo tale che eventuali aggiustamenti potessero essere operati prima della fine lavori. Ciò ha fornito agli appaltatori la flessibilità necessaria allo svolgimento ottimale del programma.

Krause Gateway Center - courtesy of Silman

Krause Gateway Center – courtesy of Silman

L’utilizzo del BIM, Building Information Modeling, nella commessa statunitense

Per la stesura dei disegni strutturali è stato utilizzato Autodesk Revit 2017, adottando un LOD 300. Il contraente ha usufruito di Autodesk Navisworks per il rilevamento delle interferenze. Per quanto concerne il progetto impiantistico MEP, questi è stato eseguito come un processo condiviso di progettazione-costruzione. Esso è stato condotto sia da una società di ingegneria locale, la quale ha fornito l’approccio di base e i requisiti progettuali per il progetto preliminare, sia dal subappaltatore incaricato della modellazione BIM a partire dal progetto definitivo.

Anche la facciata è stata gestita utilizzando Revit. Il team incaricato della progettazione strutturale ha condiviso i modelli Revit con i vari attori coinvolti nel processo, ossia il progettista architettonico, chi ha disegnato l’involucro esterno e l’appaltatore per il coordinamento dello stesso. Pertanto è intuibile come la facciata in vetro che si dipana per l’intero perimetro dell’edificio, a tutti i livelli, abbia richiesto un ampio coordinamento. Gli elementi e le connessioni in acciaio sono state modellate in Tekla e, infine, incorporate in un modello generale di coordinamento a cura dell’impresa di costruzioni.

Crediti

Committente: Kum & Go;

Progetto architettonico: Renzo Piano Building Workshop; OPN Architects;

Progetto strutturale: Silman;

Progetto impiantisco meccanico: Baker;

Progetto impiantisco elettrico: Wolin;

Progetto illumininotecnico e sostenibilità: Arup;

Progetto facciate: Front;

Progetto paesaggistico: Confluence;

Valutazione dei costi: Stuart-Lynn;

Impresa di costruzioni: Ryan Companies;

Fornitori acciaio: LeJeune;

Montaggio strutture in acciaio: Danny’s Construction Co.

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