Louvre ad Abu Dhabi di Jean Nouvel: focus su strutture e BIM | Ingegneri.info

Louvre ad Abu Dhabi di Jean Nouvel: focus su strutture e BIM

Inaugurato l’11 Novembre scorso, il Louvre ad Abu Dhabi di AJN presenta una cupola estradossata di 180 m di diametro. Eccone un focus su strutture e BIM

Cupola Louvre Abu Dhabi - courtesy Waagner Biro
Cupola Louvre Abu Dhabi - courtesy Waagner Biro
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di Fabrizio Aimar

La cupola a doppia calotta, in acciaio-alluminio, della nuova “sede distaccata” del Louvre ad Abu Dhabi di Atelier Jean Nouvel possiede un diametro di circa 180 m, a cui corrispondono una circonferenza di 565 m e una superficie coperta di 25.434 m2. Tale intricata struttura reticolare consente alla luce solare di permeare e di illuminare, così facendo, le gallerie sottostanti secondo modalità continuamente mutevoli ma, al contempo, proteggendo le opere d’arte in esse custodite.

Per approfondire, leggi anche l’articolo “Il nuovo Louvre di Abu Dhabi firmato da Jan Nouvel” di Laura Milan

Cupola Louvre Abu Dhabi - costruzione - courtesy TDIC-AJN

Cupola Louvre Abu Dhabi – costruzione – courtesy TDIC-AJN

Al tal proposito, si è reso necessario un approccio bioclimatico utile a mappare il percorso solare durante i 365 giorni annui, in modo tale da modularne la radiazione solare incidente grazie ad un design multistrato della cupola, sviluppato interamente in BIM. In seguito, vennero realizzati 2 modelli fisici della cupola estradossata: il primo, in scala 1:33, fu prodotto dalla tedesca One to One, a cui seguì un secondo mock-up di una sua sezione, in scala 1:1. Entrambe furono utili al fine di testare le varie proposte progettuali volte alla ricerca della migliore configurazione geometrica degli elementi e dei materiali da impiegare. Esse si resero necessarie per valutare accuratamente la risposta alle estreme temperature ambientali e i livelli di luce/ombra, osservando un iter dalla durata di 5 anni complessivi. Come risultato, infatti, la radiazione solare non colpisce mai in modo diretto le composizioni artistiche esposte nei 6.400 m2 di gallerie. Grazie anche all’albedo di tali superfici, il 98,2% del guadagno termico solare non viene assorbito, onde assicurare una temperatura interna confortevole (pari a 21°C ± 0,5°C, umidità relativa del 50% ± 5%).
Il complesso design della cupola conta di circa 400.000 elementi, i quali, per combinazioni dimensionali, il peso particolare di ogni macroelemento (fino a 1,3 tonnellate l’uno) e generale della struttura (pari a circa 7.500 tonnellate), hanno reso necessarie lavorazioni di cantiere tali da richiedere 2 anni per essere terminate. Per fornire un ulteriore dato concreto a supporto di quanto affermato, si pensi che occorsero oltre 30 milioni di ore/uomo per terminare la cupola nelle sue fasi operative, con circa 800 operai contemporaneamente al lavoro nei momenti apicali. Infatti, tale schema geometrico annovera 7.850 stelle ad 8 punte, ciascuna costituita da profili cavi in acciaio a sezione quadrata, di dimensioni comprese tra i 2 e i 13 m e ruotata differentemente, le quali costituiscono gli 8 differenti strati. I 4 livelli che compongono l’intradosso della cupola sono in acciaio inossidabile, mentre i rimanenti 4 esterni, in estradosso, sono in alluminio, dunque dal peso specifico minore e maggiormente resistenti all’azione corrosiva operata dall’ambiente marino del Golfo Persico.

Cupola Louvre Abu Dhabi - courtesy Waagner Biro

Cupola Louvre Abu Dhabi – courtesy Waagner Biro

Il rivestimento estradossale, come detto in alluminio e suddiviso in 10 zone costruttive, è costituito da 4.680 elementi di cui ben 3.821 sono unici, ossia più dell’81%. L’elevato numero delle porzioni in acciaio e in alluminio ha rappresentato una sfida particolare, tale da implementare l’intero flusso di lavoro relativo ai dati digitali, dunque dal concept alla pianificazione produttiva, dalla produzione fisica delle componenti alle consegne, così come l’assemblaggio in loco e l’accettazione dei materiali. Impiegando il BIM per coordinare le fasi di officina al processo costruttivo locale e generale, il team di ingegneri di BuroHappold ha seguito personalmente le lavorazioni in cantiere, risolvendone le problematiche connesse. L’intero processo è stato però prima ottimizzato con software quali Ansys e Autodesk Robot Structural Analysis Professional, operando in connessione con Autodesk Revit al fine di generare disegni in grado di dettagliare le dimensioni e le prestazioni di ogni singolo elemento.
Le connessioni metalliche tra le aste sono per lo più di tipo bullonato, mentre ove vi siano profili fortemente sollecitati nella trave anulare e in prossimità dei 4 appoggi, tali unioni sono di tipo saldato e pertanto non removibili. In presenza dei nodi e, dunque, di sezioni composte, i collegamenti sono realizzati abbinando piatti alle bullonature in modo tale che le forze normali vengano trasmesse mediante una connessione a taglio. La piena capacità di carico della giunzione viene raggiunta non appena le tolleranze dei fori vengono superate e la pressione di contatto tra gli elementi ha effetto. Per la costruzione della cupola, la multinazionale viennese Waagner-Biro sviluppò alcune soluzioni ad hoc, come l’impiego di una gru cingolata da 1.600 tonnellate. Grazie a questa, gli 85 macro-elementi pre-assemblati, dal peso medio di 65 tonnellate cadauno, vennero movimentati dall’area di pre-assemblaggio a piè d’opera ad una struttura temporanea in quota.

Cupola Louvre Abu Dhabi - costruzione - courtesy TDIC-AJN

Cupola Louvre Abu Dhabi – costruzione – courtesy TDIC-AJN

L’impiego dei già citati software si è accompagnato ad altri, tra cui i programmi di calcolo di strutture intelaiate spaziali RSTAB e di analisi agli elementi finiti RFEM della Dlubal, così come Autodesk Advance Steel. Questi hanno permesso di creare una piattaforma collaborativa in cui comunicare e progettare in modo coordinato. Ciò ha migliorato la diffusione delle informazioni all’interno del team verso una progettazione più efficiente tra il comparto AEC (Architecture, Engineering and Construction) e quello impiantistico MEP (Mechanical, Electrical, and Plumbing). Ad esempio, si pensi che il contributo di BuroHappold in termini di consulenze si è incentrato su ben 19 aspetti differenti, dalla progettazione delle facciate a quella acustica, dalle fondazioni all’antincendio, dalla gestione del rischio di alluvioni alla sostenibilità, ecc. Lo studio britannico ha infatti ampiamente utilizzato l’approccio BIM tridimensionale, come testimoniano i 23 modelli digitali sviluppati durante la decennale durata della commessa. Tale metodo ha consentito di sviluppare soluzioni ingegneristiche integrate opportune, al fine di rispettare le scelte progettuali di natura generale condotte a monte del processo.

Per maggiori informazioni, si consiglia di consultare il sito web di BuroHappold Engineering
Per maggiori informazioni, si consiglia di consultare il sito web di Waagner Biro

Crediti
Progettazione architettonica: Atelier Jean Nouvel; Hala Warde Architecture;
Progettazione architettonica locale: Pascall+Watson;
Progettazione strutturale: ARUP (concept); BuroHappold Engineering (preliminare e costruttivo);
Progettazione strutturale – consulenze: Waagner-Biro Stahlbau AG; Werkraum Wien Ingenieure; Handel Engineering;
Progettazione climatica: Transsolar;
Progettazione antisismica: Setec;
Progettazione acustica: Studio DAP;
Progettazione illuminotecnica: 8’18”;
Progettazione degli interni: Eric Nespoulous/JND;
Progettazione museografica: Renaud Pierard;
Progettazione paesaggistica: Michel Desvigne, Jean-Claude Hardy;
Analisi costi: MDA Consulting;
Appaltatore: Joint venture tra Arabtec Construction LLC, San Jose SA e Oger Abu Dhabi LLC;
Appaltatore carpenteria metallica cupola: Waagner Biro.

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