Gioia 22, la “Scheggia di Vetro”: sfida tecnologica ed ingegneristica

Il nuovo tassello di Porta Nuova, Torre Gioia 22, si inserisce in uno dei contesti di rigenerazione urbana tra i più significativi a livello nazionale. Il progetto, caratterizzato da un design architettonico dinamico con interessanti sviluppi dal punto di vista strutturale, ha rappresentato una sfida complessa ed entusiasmante, in cui ottimizzazione ingegneristica e modellazione BIM hanno giocato un ruolo chiave.


Torre Gioia 22: il Progetto 

L’ultima arrivata nello skyline milanese, Torre GIOIA 22 già ribattezzata “Scheggia di Vetro”, ha fin da subito acquisito una veste di primo piano nell’aspetto e nell’impianto funzionale del quartiere Porta Nuova a Milano. Insieme alla Nuova Sede di Regione Lombardia, infatti, costituisce la porta d’ingresso del rinnovato quartiere direzionale del capoluogo lombardo, in cui innovazione tecnologica, impegno urbanistico e valore architettonico si fondono per dare origine ad un modo nuovo e sostenibile di vivere la città.

Il progetto voluto da Coima SGR, leader italiano nel campo dell’investimento e attore principale del rinnovamento del quartiere di Porta Nuova, si sviluppa su 25 piani fuori terra distribuiti in 120 metri di altezza e 4 piani interrati, per una superficie lorda complessiva di 68.432 m2, di cui 42.386 m2 nei piani fuori terra. 

Per dare un’idea del lavoro richiesto per completare la struttura, si pensi che l’intera torre è costituita da circa 41000 m3 di calcestruzzo con più di 3000 km di barre d’armatura, e circa 320 tonnellate di acciaio da carpenteria, il tutto posato in opera in poco più di un anno, tra l’inizio del 2019 e l’inizio del 2020.

A completare lo scenario sicuramente impegnativo, il progetto si contraddistingue per un layout architettonico molto particolare con pilastri, anche di complesse geometrie, inclinati rispetto alla verticale con importanti effetti sul comportamento globale dell’edificio.

Gioia 22 nasce dalle ceneri dell’edificio ex INPS di Via Melchiorre Gioia 22, costituito da ventuno piani di cui diciotto fuori terra e tre interrati, per una superficie complessiva di circa 40.000 m2. L’edificio, realizzato agli inizi degli anni ’60, era rimasto in disuso dal 2012 e con la sua bonifica e successiva demolizione sono state rimosse più di 200 tonnellate di amianto.

Al concorso internazionale di architettura per la progettazione di Torre Gioia 22 è risultato vincente l’Architetto Gregg Jones dello studio Pelli Clark Pelli Associati di New York, il quale ha sicuramente dato una linea chiara ed innovativa al progetto. Utilizzando le parole dello stesso Gregg Jones, “L’originale forma della torre rappresenta il risultato della confluenza di due tessuti urbani e al tempo stesso la risposta all’esigenza di ottimizzazione della luce e dell’energia solare. La combinazione di questi due fattori ha determinato la singolarità di una forma dinamica in grado di esprimere in modo autentico la sua particolare collocazione nello skyline milanese”.

 

Alta qualità e sfide ingegneristiche

La volontà di raggiungere standard molto elevati di efficientamento energetico, nonché la concettualizzazione di un design architettonico molto particolare, il tutto accompagnato da tempistiche serrate per la realizzazione e la consegna finale, hanno reso la progettazione e la costruzione di Gioia 22 una sfida ingegneristica molto complessa e al contempo molto entusiasmante.

Il progetto di torre Gioia 22

 

In questa sfida, lo Studio Capè Ingegneria (progettista costruttivo delle strutture) e Colombo Costruzioni (General Contractor dell’intero progetto) si sono trovati compagni di ventura, così come già lo sono stati in altre realizzazioni di rilievo quali Torre Allianz a City Life, Torri Unicredit, Headquarter Coima, il complesso residenziale Giardini d’Inverno a Porta Nuova, il centro commerciale The Market a San Marino ed altri ancora.

Per procedere speditamente verso il traguardo, con l’obiettivo ben chiaro di rispettare l’agenda programmata mantenendo nel contempo l’elevato standard di qualità richiesto dal progetto, due sono state le chiavi fondamentali:

  1. il coordinamento continuo ed efficiente tra le diverse discipline coinvolte grazie all’approccio BIM (Building Information Technology)
  2. l’ottimizzazione ingegneristica dei principali aspetti logistici e costruttivi.

La struttura portante della torre è in calcestruzzo armato (c.a.) ad eccezione di alcune strutture secondarie e della vela realizzate in carpenteria metallica.

La riduzione del peso in fondazione, nonché la necessità di contenere lo spessore degli impalcati per il miglior sfruttamento in elevazione della torre, hanno spinto verso l’adozione di solai in calcestruzzo armato precompresso (c.a.p.) tramite la tecnologia della post-tensione a cavi non aderenti, permettendo così la realizzazione di solai di soli 28 cm di spessore per luci comprese tra i 9 e i 12 m.

Il sistema di controventamento è, invece, costituito da nuclei in c.a, due più bassi (denominati Low-Rise Core, alti fino al livello L13) e due più alti (definiti High-Rise Core, alti fino all’ultimo livello). I pilastri della torre, infine, sono realizzati in c.a con sezione circolare di diametro compreso tra i 110 e i 80 cm.

 

I vantaggi dell’approccio BIM

Nel contesto appena descritto, l’approccio BIM, ovvero il raccoglimento di tutte le informazioni tecniche tramite la definizione di modelli geometrici 3D, ha permesso, da un lato, il continuo coordinamento con le altre discipline coinvolte, quali i progettisti architettonici, impiantistici e delle facciate, al fine di individuare e risolvere ogni possibile interferenza in anticipo rispetto alla fase di costruzione e, dall’altro, lo studio particolareggiato dei dettagli costruttivi e della fase di cantierizzazione.

Il modello BIM di Gioia 22

 

Tra i tanti aspetti trattati con la tecnologia BIM, si riporta ad esempio la modellazione esplicita delle barre d’armatura.

Essa ha avuto un ruolo essenziale nel continuo monitoraggio logistico e della qualità, al fine di identificare ed esaminare tempestivamente eventuali criticità ed interferenze, quali quelle tra armature lente nei solai e cavi da precompressione o con le staffe di ancoraggio della facciata vetrata, nonché definire l’organizzazione in gabbie pre-assemblate delle armature dei nuclei per rendere quanto più speditivo possibile il loro montaggio in quota, riducendo la necessità di aree di stoccaggio a livello piazza e aumentando il livello di sicurezza del cantiere.

 

Avanzamento del cantiere di Gioia 22 e modello strutturale in BIM 

Gioia 22:  Modellazione geometria delle armature nei nuclei e organizzazione in gabbie pre-assemblate.

Un altro aspetto innovativo implementato nelle attività di controllo in cantiere in modo integrato con la modellazione BIM è stato l’impiego di nuvole di punti, ottenute con la tecnologia del laser scanner.

Attraverso di esse è stato possibile restituire un modello tridimensionale accurato delle strutture esistenti e realizzate in corso d’opera allo scopo di contestualizzare l’opera nel suo intorno, coordinandola con le opere provvisionali precedentemente realizzate ed i sottoservizi esistenti, e verificare/monitorare quanto realizzato confrontandolo con i modelli progettuali.

 

Clash detection tra elementi di contrasto e opere provvisionali/preesistenti rilevate attraverso nuvola di punti.

 

Studio delle migliori soluzioni costruttive

La realizzazione della struttura portante della torre si è basata sul disaccoppiamento tra le operazioni di erezione del nucleo, avvenuto in avanzamento con cassero rampante, e dei solai, realizzati con cassaforma modulare SKYDECK in due conci distinti.

Tale decisione insieme, come anticipato, alla scelta di organizzare le armature del nucleo in gabbie pre-assemblate, ha permesso di procedere speditamente mantenendo per l’elevazione un ritmo di 1 piano realizzato alla settimana.

 

Studio del sistema temporaneo in carpenteria metallica per l’avanzamento del nucleo della torre Gioia 22

Modellazione dei cavi da precompressione di un solaio della torre Gioia 22


La realizzazione dei nuclei in avanzamento con cassero rampante, scelta generalmente vincente nel caso di edifici alti, ha però richiesto un’intensa fase di ottimizzazione delle armature dei nuclei stessi e dei solai per renderne più speditiva la posa, ed uno studio del comportamento dei nuclei stessi nei confronti delle azioni indotte dalla gru ad essi vincolata e delle raffiche di vento. Tali forze orizzontali divengono, infatti, particolarmente severe per i nuclei nella fase temporanea di costruzione, in quanto viene a mancare l’effetto di redistribuzione delle sollecitazioni permesso dal controventamento di piano fornito dai solai. I punti critici sono stati evidenziati e poi risolti grazie all’utilizzo di elementi temporanei in carpenteria metallica e in c.a. che riducessero le sollecitazioni indotte dal vento e dalla spinta della gru permettendo così al nucleo di avanzare per 4 interpiani al di sopra dell’ultimo solaio gettato.

La connessione a posteriori tra solai e pareti dei nuclei è stata realizzata tramite “scatole di ripresa” del tipo Stabox® e Coupler gettati insieme ai nuclei. In tal senso i solai sono stati opportunamente studiati al fine di integrare al meglio tale sistema di connessione con i cavi di precompressione, studiando anche le interferenze tra quest’ultimi e le staffe di montaggio delle facciate vetrate sui bordi esterni dei solai.

Delle due gru alte per le lavorazioni sulla torre, una risultava vincolata direttamente al nucleo, mentre la seconda è stata vincolata ai solai tramite supporti temporanei in carpenteria metallica. La connessione, ovviamente, è stata studiata per limitare le sollecitazioni aggiuntive indotte sui solai stessi.

Come anticipato, la precompressione ha permesso di contenere lo spessore dei solai a soli 28 cm, mantenendo però la deformata del bordo degli impalcati limitata ai fini del montaggio dei moduli della facciata. Il posizionamento dei cavi da precompressione è stato analizzato per ottimizzarne il numero, prevedendo però delle zone in sola armatura lenta per consentire in seconda fase la realizzazione di fori per il posizionamento di ulteriori scale o ascensori.

Si evidenzia, infine, la complessità della fase di puntellazione per il getto di alcuni solai, in particolare dell’L25, caratterizzato da significativi sbalzi e da un volume in doppia altezza. Nelle figure si mostra, in alto, una vista generale del sistema di puntellazione e, in basso, la parte relativa al volume a doppia altezza.

....CONTINUA.

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Si ringrazia lo Studio Capè Ingegneria per la gentile collaborazione