La progettazione degli edifici a grande altezza

La progettazione di edifici a grande altezza è un processo complesso, sia a causa della necessaria integrazione di tutti gli aspetti progettuali, sia per le notevoli dimensioni dell’edificio stesso.

In questo articolo saranno affrontati alcuni degli aspetti riguardanti la progettazione di grattacieli, descrivendo alcuni degli elementi presenti in tutti gli edifici di questa tipologia. 

IL NUCLEO

Il nucleo è costituito dall’insieme di alcuni locali e funzioni che rimangono invariati su tutti i piani del grattacielo.  Le entità incluse sono le scale antincendio, gli ascensori e le scale, i servizi igienici, i quadri elettrici, i locali tecnici per le unità della HVAC e i cavedi.  Le tipologie di nuclei sono principalmente tre (centrali, laterali e multipli), le cui dimensioni variano dal 15% al 30% dell’area del rispettivo piano.

La maggior parte dei grattacieli commerciali sono progettati con un nucleo centrale, il quale permette la massima flessibilità nella suddivisione degli spazi in ciascun piano.  Inoltre, l’utilizzo di un nucleo centrale può migliorare la distribuzione dei condotti dell’aria, poiché è possibile organizzare la distribuzione di un piano da entrambi i lati del nucleo stesso.  Questa tipologia di nucleo presenta dei vantaggi anche dal punto di vista strutturale, grazie alla sua rigidità che resiste maggiormente ai carichi dovuti al vento.

In alcuni casi, ovvero quando vi sono piani di dimensione ridotta o edifici situati in adiacenza a un edificio esistente), può essere previsto un nucleo laterale. Questa tipologia permette di immettere aria direttamente al piano nel caso in cui siano previste delle unità di condizionamento per ciascun livello. 

Negli edifici con piani molto estesi, può essere necessario prevedere nuclei multipli, in modo tale da ridurre le distanze dai bagni e dalle scale; lo svantaggio legato a nuclei multipli è legato per lo più al costo, dovendo prevedere un ascensore e gli opportuni cavedi impiantistici per ogni corpo scala.

L’ALTEZZA INTERPIANO

Il costo globale di un grattacielo è funzione dell’altezza interna di ciascun piano; una piccola variazione di altezza, moltiplicata per il numero di piani e considerandola per tutta l’area del piano, può comportare un aumento notevole della superficie esterna dell’edificio, e quindi del costo legato all’involucro stesso.

L’altezza interpiano è somma di quattro fattori, ovvero:

  • l’altezza del pavimento nel caso in cui sia galleggiante;
  • l’altezza netta, solitamente variabile tra 2,60 m e 3,00 m;
  • l’altezza del controsoffitto, funzione sia dell’illuminazione e sia dei condotti dell’aria;
  • lo spessore del solaio strutturale.

Complessivamente l’altezza interpiano varia da 3,8 m ai 4,1 m. Tuttavia vi sono aree particolari, come i CED, che richiedono altezze maggiori.

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Figura 1 – Altezza interpiano.

LA FACCIATA

La facciata di un grattacielo deve essere attentamente progettata in modo da ridurre gli apporti solari nel 10-20% della radiazione incidente.  I metodi utilizzati per raggiungere questi risultati includono la riduzione della superficie vetrata, l’utilizzo di una facciata ventilata e/o l’articolazione della facciata (ad esempio inclinando le finestre).

Ci sono diversi tipi di vetri disponibili, differenti per tipo di rivestimenti basso-emissivi e spettrali.  Inoltre ci sono materiali elettrocromici, termocromatici e fotocromatici, ma risultano essere molto costosi.

Per quanto riguarda i sistemi di oscuramento, solitamente sono preferiti i sistemi esterni, poiché in questo modo parte della radiazione solare non può penetrare all’interno dello spazio, come avviene invece nel caso di sistemi di oscuramento interni. Per orientamenti verso sud è consigliabile utilizzare sistemi di oscuramento orizzontali, mentre per le facciate esposte ad est e ad ovest sono preferibili quelli verticali.

I sistemi di oscuramento interni, quali tende o persiane, possono essere utilizzate per evitare il fenomeno dell’abbagliamento, ma non riducono gli apporti legati alla radiazione solare incidente.

Le facciate a doppia pelle possono essere utilizzate con sistemi impiantistici quali fan-coil, soffitti radianti e travi fredde e prevedono l’espulsione dell’aria del piano direttamente nell’intercapedine della facciata, tra le finestre interne ed esterne. La facciata così descritta permette la riduzione della trasmissione solare del 10-15%, il controllo automatico dei sistemi di oscuramento e del livello di luce diurna (o eventualmente effettuato dagli occupanti stessi), la possibilità di preriscaldare l’aria proveniente dall’esterno utilizzando l’aria da espellere e la minimizzazione dell’utilizzo degli spazi interni.

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Figura 2 – Facciata doppia pelle.

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