Focus: VETRO

Strutture in vetro: lo studio del TVT Pavilion

L’ibridismo strutturale vetro-acciaio costituisce ad oggi l’unica strategia perseguibile per la realizzazione di architetture effimere ma di grande impegno statico o di grande luce. Il vetro, materiale fragile ma resistente a compressione, viene posto in simbiosi con l’acciaio, duttile e resistente a trazione. Il progetto di un padiglione ad altissima trasparenza, nel quale una serie di telai TVTγ-bis (Travi Vitree Tensegrity) di circa 20 metri di luce sono tamponati e controventati da pannelli vitrei ibridi precompressi, dimostra la capacità di sostenere in sicurezza elevati carichi statici e dinamici. Nel secolo scorso, grazie alle visioni di alcuni grandi progettisti e al progresso tecnologico, il vetro si è affermato come materiale da costruzione evolvendo dall’utilizzo in elementi secondari, quali ad esempio i pannelli per finestrature, verso l’impiego in elementi strutturali di più alto impegno statico come travi, colonne, solai, curtain walls, coperture, fornendo così una risposta alla crescente richiesta di immaterialità dell’involucro e delle strutture portanti. Le strutture vitree assumono di conseguenza un valore altamente iconico, talvolta semplicementeper mezzo di forme pure, come nel caso dell’ingresso all’Apple store di Shanghai. 
Grazie alla trasparenza, alla durabilità e alle innalzate qualità meccaniche, il vetro strutturale ben si presta anche agli interventi sul costruito. Una nuova ‘pelle’ trasparente viene spesso usata per avvolgere edifici esistenti, migliorandone di conseguenza anche le prestazioni energetiche o creando nuovi spazi come mostrato nella hall della Stazione ferroviaria di Strasburgo. Negli impieghi su manufatti di pregio, l’intervento risulta poco invasivo e ben riconoscibile;il valore dell’esistente viene preservato e all’opera viene conferito un aspetto più moderno. Come ulteriore vantaggio, l’involucro trasparente può essere dotato di nuove funzioni grazie alla capacità del vetro laminato di incapsulare nell’intercalare dispositivi quali celle fotovoltaiche, sistemi luminescenti, sensori e apparecchi programmabili. 
La centrale trigenerativa Diamante testimonia questo tipo di progettazione integrata in cui i pannelli fotovoltaici glass-embedded, corredati di un opportuno sistema di accumulo, colmano il fabbisogno energetico dell’illuminazione pubblica del parco del Pratolino a Firenze. All’interno del filone di ricerca riguardante l’ibridismo vetro-acciaio si collocano le Travi Vitree Tensegrity (TVT), ideate e sviluppate presso l’Università di Pisa, proprietaria dei relativi diritti brevettuali. Questi elementi costruttivi, la cui progettazione è ispirata ai principi del Fail-Safe Design (FSD), aggiungono all’idea dell’ibridismo e della precompressione anche quella della segmentazione della compagine strutturale, la cui integrità globale è garantita esclusivamente mediante la presollecitazione. In tal modo, allo Stato Limite Ultimo (SLU) si ottengono modalità di collasso duttili, ovvero dove la crisi avviene per snervamento delle parti metalliche anziché per rottura fragile del vetro. Mentre,superato lo Stato Limite di Esercizio (SLE) di decompressione, viene inibita la formazione delle fessure nel vetro a causa del distacco dei nodi di acciaio dai pannelli vitrei. Questi ultimi, dunque, si sottraggono alla loro messa in trazione. 

Geometria del TVT pavilion
Il padiglione ha la forma di un parallelepipedo a pianta rettangolarelungo 21940 mm, largo 20595 mmed alto 8076 mm.L’intero involucro vitreo è sostenuto da 6 telai di luce netta 20395 mm, posti ad interasse di 4300 mm. I principali elementi strutturali costituenti il TVT Pavilion sono dunque: i telai trasversali, la struttura di controventamento di falda e di parete, le facciate anteriore e posteriore. Il telaio trasversale di base è un portale monopiano e monocampata che utilizza il sistema costruttivo denominato TVTγ-bissia per il traverso che per i due piedritti. In questo sistema costruttivo, l’impiego di trefoli come armatura longitudinale e di parete, in sostituzione delle barre pretese, evita la presenza di punti di giunzione intermedi e conseguentemente la diminuzione di area resistente. Inoltre, l’elevato limite di snervamento del trefolo rende necessaria una minor sezione trasversale con notevoli guadagni sia in termini meccanici che di trasparenza. La progettazione è tale da mantenere i vantaggi allo SLU e allo SLE manifestati dai precedenti sistemi TVT e confermati da numerose evidenze sperimentali. Il traverso in sistema TVTγ-bis ha una sezione a U rovescia composta da pannelli vitrei: ciascuna delle due anime segmentate, distanziate di 800 mm, è costituita da una successione di 23 pannelli triangolari equilateri di lato 1500 mm organizzati in schema Warren mentre la flangia orizzontale superiore è realizzata da una successione di 12 pannelli quadrangolari. 
La distanza trasversale tra gli appoggi superiori della trave è di 18856 mm, l’altezza netta della stessa è di 1401 mm. Le due pareti gemelle d’anima sono accoppiate mediante traversi tubolari avvitati ai 25 nodi metallici, opportunamente forniti di perni. La sezione a U rovescia, mantenuta per l’intero sviluppo della trave,ha permesso di beneficiare di un ridotto peso e della semplicità tecnologica e di assemblaggio. I piedritti sono dotati di una sezione scatolare vitrea in sistema TVTγ-bis per un’altezza di 7271 mm. Ciascuna delle due pareti parallele al piano medio del telaio è composta da 8 lastre triangolari vitree connesse mediante 10 giunti metallici e altrettanti collegamenti trasversali, mentre le flange sono entrambe realizzate da 4 lastre rettangolari.
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