Centrale Enel di Brindisi: pronta la seconda cupola geodetica in legno | Ingegneri.info

Centrale Enel di Brindisi: pronta la seconda cupola geodetica in legno

Completata l'altra cupola geodetica di copertura ai carbonili della Centrale Enel di Brindisi. Un'opera unica, realizzata in tempi record da Rubner Holzbau, che conferma la flessibilita' d'impiego del legno in edilizia

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A soli sei mesi di distanza dalla consegna della prima cupola, Rubner Holzbau ha ultimato ad aprile 2015 i lavori del secondo Dome per la centrale Enel “Federico II” di Brindisi. 

Le tempistiche – coerenti con il cronoprogramma – sono sicuramente eccezionali vista la complessità dell’opera: due cupole in legno da 143 metri di diametro ciascuna, con un’altezza di 46 metri e 49 metri al cupolino, che fungono da copertura dei carbonili (il primo entrato in funzione già a maggio, il secondo che sarà riempito di carbone a partire dalla fine di giugno).

Si tratta di una conferma della grande flessibilità d’uso del legno lamellare per le strutture, nonché della rapidità di messa in opera, garantita dalla materia prima stessa, che prevede tempi di montaggio e avanzamento lavori particolarmente rapidi, oltre che dell’esperienza del gruppo altoatesino in questa tipologia edilizia. 

“Il rispetto delle tempistiche è stato garantito da un’accurata fase di programmazione e di progettazione iniziale, dall’ottimizzazione dei processi di produzione e dalla gestione oculata delle risorse in tutte le fasi di organizzazione del lavoro e di montaggio coordinate dai nostri ingegneri esperti“ spiega Ulrich Ladstätter, uno dei montatori impegnati nell’esecuzione dell’opera.

L’interno della cupola

I lavori hanno richiesto necessariamente l’impiego di 3 gru molto grandi all’interno della cupola (in grado di raggiungere un’altezza di 60-80m) e di 5 gru un po’ più piccole all’esterno per i lavori di preassemblaggio. L’impiego di legno lamellare per ogni cupola è di 1.548 m3 oltre a 22.000 m2 di X-Lam e 192.000 kg di acciaio. 

Per Enel le nuove strutture di Brindisi vanno a inserirsi in un più ampio piano di miglioramento ambientale dell’attività dei propri impianti. L’idea è che l’utilizzo di materiali naturali – in questo caso, legno proveniente da foreste gestite in modo sostenibile e nell’ambito di processi certificati – per una struttura di questo tipo possa rappresentare una best practice internazionale. Al contempo la particolare complessità strutturale permette di mostrare la flessibilità del materiale anche rispetto ai ‘concorrenti’ acciaio, cemento o alluminio. 

Per il progetto Rubner Holzbau è stata incaricata di curare la progettazione della parte strutturale, dell’intero pacchetto di copertura, delle scale, delle passerelle, del sistema di areazione naturale e dell’impianto elettrico. Inoltre l’azienda altoatesina è stata responsabile della produzione, della logistica dei trasporti e del montaggio nel pieno rispetto di tutte le norme e disposizioni attualmente vigenti.

La squadra è stata impegnata con 30 montatori, 15 lattonieri e 3 coordinatori che hanno potuto assicurare la rapidità di esecuzione dell’opera attraverso un coordina- mento centralizzato del montaggio e a un elevato grado di prefabbricazione.

I dettagli del progetto 

Ciascuna delle due cupole geodetiche presenta 5 assi principali che la delimitano in altrettanti settori uguali. Le travi principali sono ad asse rettilineo e formano una serie di triangoli piani. La giunzione delle travi principali è realizzata con una tipologia di nodo brevettata dallo studio di ingegneria di opere in legno “Holzingenieurbüro Lüning” di Doetinchem (Paesi Bassi). La lunghezza delle travi principali varia da 5,4 e 13,8 m. Gli appoggi degli elementi in legno lamellare sulle strutture in cemento armato sono connessi con un anello di trazione in acciaio per limitare i carichi orizzontali sulle sotto-strutture.

Struttura portante primaria della cupola


Struttura portante primaria e secondaria della cupola

In ogni cupola è prevista un’apertura per il passaggio del nastro trasportatore con ingombro netto di 6×8 m in proiezione verticale. Questa “discontinuità” nella struttura della cupola è superata realizzando una struttura intelaiata in acciaio.
In ciascun elemento triangolare delle travi principali sono disposte tre travi secondarie con luci e sezioni differenti, collegate alle prime con viti a tutto filetto inserite diagonalmente. Al colmo della cupola è prevista una torretta pentagonale le cui pareti sono utilizzate per alloggiare le griglie di aerazione (in aggiunta a quelle previste nelle pareti tra gli appoggi).

La struttura della cupola in legno lamellare giace su 40 appoggi in cemento armato, alti 6,2 m, presenta un diametro esterno di 144 m e un’altezza di 39,82 m. La torretta di aerazione ha un diametro di 11,9 m e un’altezza di 3,04 m, per cui si ottiene un’altezza totale fuori terra di circa 49 m. Da ciò consegue una superficie in pianta di circa 16.300 m2 e uno sviluppo in piano di circa 22.000 m2. Staticamente si ha una cupola del diametro di 142,8 m, con un’altezza di 38,8 m. 
I coefficienti di pressione del vento sono stati determinati mediante l’esecuzione di test nella galleria del vento con modello in scala 1:300, considerando anche l’influenza della posizione delle cupole (1 cupola isolata, 2 cupole circondate da edifici ed esposte a venti di diversa direzione) rispetto all’azione del vento. I test nella galleria del vento sono stati condotti da Peutz bv Zoetermeer (Paesi Bassi).
Le travi principali sono alte 113 cm, il loro spessore e la classe di resistenza variano in funzione dei carichi a cui sono sottoposte. Per l’area che non risente della presenza del foro per il passaggio del nastro trasportatore, che rappresenta la maggior parte della superficie della cupola, sono state scelte travi con base 18 cm e classe di resistenza GL 28c.
Per l’area sollecitata dall’apertura, le travi avranno invece basi anche di 22 cm e una classe di resistenza massima pari a GL 32h. Le travi secondarie hanno dimensioni 10/24, 10/44 e 10/65 con classe di resistenza GL28c. L’anello di trazione in acciaio strutturale S 355 è realizzato con profilato HEB 550.
Il tubo centrale dei nodi ha dimensioni Ø 219,1 x 16 mm, le piastre a stella 150 x 20 mm e tutti gli elementi metallici sono in acciaio S355.
Nel bando di gara Enel ha previsto che i nodi di connessione delle travi principali della cupola fossero valutati, indipendentemente dal loro calcolo teorico, mediante prove da eseguire in scala 1:1, utilizzando poi nel calcolo i risultati ottenuti. In collaborazione con l’Holzingenieurbüro Lüning, l’Università di Trento (Prof. Piazza), KIT Karlsruhe (Prof. Blaß) sono stati definiti i seguenti criteri di test:
– prove di trazione della connessione staffa di collegamento-trave
– prove di compressione della connessione trave-tubo centrale
– prove di flessione sul sistema monoasse trave-nodi acciaio con tre metodi: prova in quattro punti lato concavo e convesso, prova in tre punti lato convesso
I test su provini in scala 1:1 sono stati eseguiti presso l’istituto di prove “Versuchsanstalt Stahl, Holz und Steine Holzbau und Baukonstruktionen” di Karlsruhe e presso il “Laboratorio Prove Materiali e Strutture” dell’Università’ degli Studi di Trento – Facoltà d’Ingegneria.

Prove di trazione e compressione sui nodi


Come fatto finora per strutture di questo tipo, è previsto il montaggio con la tecnica di avanzamento progressivo a sbalzo. I nodi di connessione alle opere in cemento armato sono pertanto progettati e dimensionati per sopportare i carichi derivanti dalla posa in opera. Questo tipo di montaggio viene eseguito dall’interno della cupola con l’ausilio di autogru o gru da cantiere e l’utilizzo di piattaforme aeree. Considerate le notevoli dimensioni del progetto (circonferenza appoggi circa 440 m), si prevede di impiegare tre squadre di montatori solo per la posa delle travi principali.

Prova di flessione sui nodi


Fase del varo della prima coppia di travi del primo anello della struttura principale

Il montaggio in quota di questi elementi richiede la massima precisione sia nella fase di preassemblaggio della coppia a “V”, che deve essere eseguito nel pieno rispetto delle misure di progetto, sia nell’angolazione del sistema che in quota deve trovarsi con la perfetta angolazione finale.
Per inclinare la coppia di travi sono state prima regolate le due fasce principali di sollevamento e successivamente è stato collegato il vertice della “V” al gancio della gru per mezzo di una corda in acciaio regolabile da un tirfort. In questo modo una volta sollevata la coppia di travi si è potuto intervenire sulla terza corda riducendone la lunghezza fino a determinare la pendenza necessaria.
Un ulteriore elemento di stabilizzazione costituito da un puntone ligneo, è stato interposto fra le travi accoppiate al fine di impedire la variazione di apertura degli elementi nelle fasi di sollevamento. Questo puntone chiude, infatti, il triangolo di forze che si generano nel sistema.
Una volta posizionate le travi sugli appositi appoggi sono state collegate per mezzo di viti a tutto filetto alle piastre di collegamento. Il sistema così varato e liberato dal puntone di stabilizzazione, risulta incastrato sulla testa degli speroni in c.a. ed è in grado di mantenersi in equilibrio non richiedendo opere provvisionali.
Il pacchetto di copertura è costituito da:
– pannello X-Lam da 6 cm (3x2cm)
– guaina bituminosa spessore 1,2 mm – scandole in alluminio verniciato
Gli elementi vengono preassemblati a terra e con la gru vengono posati sulla struttura portante. Gli elementi hanno una superficie da 37m2-87m2Pesso massimo = 4.800 kg

Partner di progetto:
Committente: Enel Produzione SpA
Progetto generale: Enel Ingegneria e Ricerca SpA
Progettazione opere in legno:
Rubner Holzbau SpA, Bressanone (I), H. E. Lüning Adviesbureau voor technische houtconstructies B.V. Doetinchem (NL)
Test nella galleria del vento: Peutz bv Zoetermeer (NL)
Prove sui nodi:  Università degli Studi di Trento Facoltà d’Ingegneria
Laboratorio Prove Materiali e Strutture KIT
Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine Holzbau und Baukonstruktionen
Esecuzione opera: Rubner Holzbau SpA, Bressanone (I)

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