La realizzazione delle piastre commerciali della Torre Isozaki

Michele Capè - Studio Capè Ingegneria delle Costruzioni – Milano Francesco Bianchi - Tensacciai Srl – Milano Piero Umberto Perucchini - Studio Perucchini – Gavirate Carlo Segato - ECSD S.r.l., Engineering Consulting & Structural Design – Milano Gianfranco Cesana - Colombo Costruzioni SpA – Lecco Franco Mola - Dipartimento ABC – Architettura, Ingegneria delle Costruzioni ed Ambiente Costruito, Politecnico di Milano 10/07/2014 7265

Aspetti tecnologici e progettuali delle strutture realizzate con cavi post-tesi scorrevoli

Memoria tratta dagli atti delle Giornate AICAP 2014, Bergamo 22-14 maggio 2014

Nel lavoro vengono illustrati il progetto e l’esecuzione delle strutture della piastra Est e del Podio di competenza della nuova Torre Isozaki collocata nell’ambito dell’intervento denominato Citylife in Milano.
Citylife è il progetto di riqualificazione del quartiere storico della Fiera Campionaria a Milano disegnato dagli architetti Arata Isozaki, Daniel Libeskind e Zaha Hadid.
La memoria tratta in dettaglio delle problematiche affrontate dal gruppo di lavoro durante la progettazione esecutiva delle strutture e delle successive fasi esecutive.
In particolare si affrontano i temi riguardanti l’interazione fra la Torre e le strutture adiacenti della Piastra Est, gli aspetti statici e deformativi generati dalla presollecitazione di sistemi staticamente indeterminati e la loro variabilità temporale associata al comportamento reologico del calcestruzzo.
I problemi progettuali affrontati hanno richiesto la formulazione di specifiche scelte e soluzioni tecnologiche in virtù delle notevoli luci strutturali e degli elevati carichi di esercizio.
Particolare interesse ha rivestito il problema relativo al progetto ed alla dislocazione di svincoli provvisori nel tessuto strutturale onde evitare effetti parassiti durante le fasi di trasferimento della presollecitazione e alla valutazione dell’evoluzione temporale del regime statico conseguente alla loro successiva chiusura e relativo funzionamento quali vincoli posticipati.
Nel lavoro vengono inoltre evidenziate le peculiarità dell’impiego della presollecitazione nel garantire il rispetto dei tempi contrattuali e le esigenze di produzione, attraverso una razionale programmazione delle fasi di costruzione, basate su cicli di getto e scassero con tempi ridotti a pochi giorni, favoriti dall’impiego delle tecnologie di post-tensione.
 

IL PROGETTO
La Piastra Est e il Podio, progettati dall’architetto giapponese Arata Isozaki e dall'architetto italiano Andrea Maffei, sono le costruzioni che occupano l’area ai piedi della Torre Isozaki. L’area si sviluppa dalla viabilità interrata a sud e a ovest fino alla Metropolitana MM5 a nord e al Palazzo delle Scintille a Est, con una superficie in pianta di circa 20.000 m2 su tre livelli, per un totale di oltre 50.000 m2 di spazi coperti. Tali strutture sono destinate in parte a parcheggi, in parte ad aree commerciali, in parte a zone verdi e alla piazza. Ai piedi della Torre è presente una copertura in acciaio con luci di circa 30m che costituisce l’elemento di giunzione fra Podio e Torre al di sopra della piazza.
Strutturalmente la Piastra Est è divisa in tre corpi di fabbrica sismicamente indipendenti, collegati fra loro da dispositivi in grado di trasmettere solamente l’azione di taglio verticale. La posizione dei giunti è indicata in Figura 1. La piastra è indipendente dalla torre ad esclusione degli appoggi puntuali dei solai ai vari livelli, costituiti da dispositivi attraverso i quali vengono trasmesse solamente azioni verticali.
Lungo i confini la piastra risulta variamente connessa alle strutture adiacenti. In particolare, lungo la viabilità interrata la piastra costituisce un vincolo orizzontale per le spinte del terreno alle spalle della strada, mentre lungo la metropolitana essa funge in vario modo da appoggio per le solette di scavalco della metropolitana stessa e per le strutture dalla piazza.

Figura 1-Posizione dei giunti


Le strutture a quota +117 e +124 sono per lo più adibite a parcheggi, aree impianti e parco, risultando descritte da una maglia tipica, anche se non regolare, di 8x8 m, con luci massime che localmente raggiungono i 14 m. La struttura a quota +129 è invece per lo più adibita ad aree commerciali; essa è caratterizzata da una maglia doppia rispetto a quella sottostante.
Gli impalcati a tutti i livelli sono stati eseguiti con solette in getto di calcestruzzo post-tese.

I principali fattori che hanno influenzato la progettazione sono:
• I cedimenti differenziali fra Torre e Piastra nelle fasi di costruzione e a lungo termine;
• Le grandi dimensioni dei corpi di fabbrica fra giunti strutturali;
• La rilevante intensità delle azioni permanenti nella zona adibita a parco;
• La notevole irregolarità nella distribuzione in pianta e in elevazione delle rigidezze.

Per quanto riguarda i cedimenti di subsidenza indotti dalla costruzione della Torre, sono stati adottati due accorgimenti progettuali: il primo è consistito nel costruire una platea di fondazione ad anello attorno alla base fondale della Torre, capace di uniformare il campo degli abbassamenti delle prime due file di pilastri, onde evitare eccessive distorsioni a livello dei solai; il secondo è stato quello di consentire, per le fasi di costruzione, una regolazione verticale della quota di appoggio dei solai della Piastra sulla Torre, calibrata sulla base degli esiti del monitoraggio fondale condotto in corso d’opera con riferimento al sistema Piastra-Torre.



Figura 2-Dettaglio di regolazione della quota di appoggio dei solai

A tale proposito, come schematicamente rappresentato in Figura 2, sono stati progettati opportuni recessi nelle mensole di appoggio dei solai per consentire l’inserimento e la messa in carico di martinetti e il successivo spessoramento dei dispositivi di appoggio fino all’ottenimento delle condizioni di progetto.



Figura 3-Schema di giunto provvisorio

Per quanto riguarda le grandi dimensioni dei corpi di fabbrica, al fine di minimizzare gli effetti del ritiro sulla presollecitazione delle solette, e per conseguire una migliore organizzazione del cantiere, è stata prevista la suddivisione di ogni impalcato in campi di getto che sono stati provvisoriamente resi indipendenti con giunti metallici in grado di trasmettere solamente le azioni taglianti verticali.
Ulteriori giunti provvisori sono anche stati previsti in corrispondenza di setti, muri e nuclei, in modo tale da potere trasmettere interamente la forza di presollecitazione ai solai, minimizzando gli effetti iperstatici. Uno schema di tali giunti è mostrato in Figura 3.

I SOLAI A CAVI POST-TESI
La struttura progettata in sede architettonica è caratterizzata da una maglia molto differente per geometria, che varia da una dimensione di 8 metri di luce a situazioni in cui si raggiungono i 14-15 metri di luce con schemi strutturali a campata semplice. I solai posti a livello +117 sono per la maggior parte destinati a parcheggio, caratterizzati da carichi di progetto molto contenuti, mentre per i solai posti a livello +122 e +129 le strutture sono soggette ad azioni permanenti dell’ordine di 35-40 kN/m2 e ad azioni variabili di 15-30 kN/m2 spesso distribuite su campate con luci di 16-18 m, in assenza di continuità. Da qui è emersa la necessità di dovere utilizzare una tecnologia costruttiva che consentisse di controllare le deformazioni flessionali, di evitare l’insorgenza di fenomeni fessurativi e di garantire affidabili livelli di durabilità.
La soluzione più idonea è risultata quella di piastra continua in calcestruzzo armato, gettata in opera e presollecitata con cavi scorrevoli non aderenti. Questa tecnologia costruttiva prevede l’utilizzo di trefoli aventi diametro di 0.6” (15.7 mm), aventi sezione nominale 150 mm2, con tensione caratteristica di rottura fpk=1860 N/mm2 e tensione allo 0.1% di deformazione residua fp01,k=1670 N/mm2. I singoli trefoli sono rivestiti da una guaina in polietilene ad alta densità (H.D.P.E.) dello spessore di 1.5 mm che viene estrusa a caldo sull’acciaio durante la fase di viplatura in stabilimento interponendo uno strato di lubrificante petrolifero tra acciaio e vipla. Il rivestimento di grasso e plastica rappresenta una doppia protezione alla corrosione per l’acciaio ed allo stesso tempo impedisce al trefolo di aderire al calcestruzzo nel quale esso è inserito. Un significativo vantaggio della post-tensione non aderente rispetto a quella a cavi iniettati risiede nel fatto che è possibile massimizzare l’eccentricità dei cavi nella sezione, stante il loro ridotto diametro, migliorando così sensibilmente la prestazionalità dei solai di piccolo spessore. Sotto l’aspetto tecnologico i cavi non aderenti garantiscono poi un minor coefficiente di attrito rispetto a quelli aderenti, riducendo le perdite medie a pochi punti percentuali. Oltre a queste prerogative riveste particolare importanza anche il fatto che il processo di protezione dell’acciaio, che viene curato direttamente in stabilimento in fase produttiva attraverso controlli elettronici dimensionali garantisce l’affidabilità e l’omogeneità di prodotto nonché il controllo sul risultato finale, eliminando le delicate operazioni di iniezione dei cavi in cantiere.
La molteplicità delle casistiche strutturali incontrate in fase di progettazione e la rilevanza delle azioni applicate ha richiesto l’impiego di cablaggi di dimensione sino a 19 trefoli, non usuali per strutture di solaio. Il sistema di presollecitazione è stato fornito da TENSACCIAI, che ha seguito in cantiere con i propri tecnici le fasi di installazione di tutti i dispositivi forniti. In particolare si è installato sia il sistema monotrefolo 1C15 nei piani di parcheggio sino a quello multitrefolo MTAI15 da 19 trefoli, entrambi omologati secondo le linee guida del Benestare Tecnico Europeo ETAG013, sia per post-tensione scorrevole che aderente.
Le maglie strutturali dei solai variano da un minimo di 8 m per i livelli di parcheggi ad un massimo di 18 m per i solai del podio. Le strutture di impalcato sono state progettate utilizzando solette di spessore variabile da 25 cm a 60-90 cm in dipendenza delle necessità funzionali. Lo spessore maggiore è stato impiegato per soddisfare la condizione limite relativa a solai con severe azioni permanenti e forti luci, in assenza di continuità strutturale.

Figura 4- L’armatura di un solaio a cavi post-tesi

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