Architetture verticali: le nuove tecniche per costruire grattacieli sostenibili e all’avanguardia

La costruzione dei grattacieli sta attraversando una svolta tecnologica: non si tratta più soltanto di toccare il cielo, ma di farlo in modo più sostenibile, efficiente e intelligente. Legno massiccio, calcestruzzo auto-riparante, acciai ad alte prestazioni, robotica e vetri fotovoltaici sono solo alcune delle tecnologie che stanno ridefinendo lo skyline globale.

Il primo fu l’Home Insurance Building di Chicago, una torre di 10 piani per 42 metri di altezza che all’epoca svettava nel panorama cittadino, poi “la verticalità” si sviluppò anche in altre città, come New York, diventando il simbolo dell’avanguardia costruttiva americana.

Un’invenzione geniale per molteplici ragioni: ottimizzazione delle aree urbane ad alta densità, sicurezza data dai materiali resistenti al fuoco, come l’acciaio, valorizzazione e risparmio delle aree edificabili. Tanto geniale da essersi consolidata nei decenni e da rappresentare uno più probabili approcci all’abitare futuro.

Oggi grattacieli iconici sono la cifra distintiva delle nuove metropoli mediorientali e asiatiche. Ma dietro il design avveniristico e lo scintillio delle vetrate quello che emerge sono le nuove tecniche di costruzione insieme a tecnologie e materiali impiegati, un lavoro di ingegneria contemporanea che ci dice quale e quanta parte queste strutture avranno nell’architettura post-transizione.

I progetti più avveniristici sono emersi dalla competizione internazionale promossa a partire dal 2006 dal magazine statunitense eVolo, la Skyscraper Competition, tanto per intenderci, tra i riconoscimenti dell’edizione 2024 c’era anche il progetto per un grattacielo sottomarino, l’Ocean Lungs Skyscraper, firmato da un team di progettisti egiziani e pensato per essere posizionato a 1000 metri di profondità. L’opera, oltre a presentare una tecnologia che cattura CO2, si pone anche come una sorta di barriera corallina artificiale, emulando la complessità strutturale e la biodiversità delle barriere naturali e offrendo rifugio a numerose forme di vita marina. Progetti al limite del distopico, ma che indubbiamente sollevano una riflessione sulle innumerevoli e quasi insondabili, potremo dire, potenzialità dell’architettura verticale.

Launchspire Skyscraper, menzione dello Skyscraper Competition 2014, Progetto di Henry Smith, Adam Woodward, Paul Attkins, è una mega–struttura cilindrica, organizzata come un “tubo a spirale”, che integra un acceleratore elettromagnetico verticale capace di portare gli aerei alla velocità di crociera senza utilizzare carburanti fossili nel decollo. Questa reinterpretazione del grattacielo crea un habitat iperdenso, organico e adattivo. Il sistema permetterebbe di ridurre drasticamente il consumo di idrocarburi nelle fasi più dispendiose del volo, usando energia rinnovabile da infrastrutture terrestri. L’edificio, concepito come una città verticale, ospita funzioni miste (residenze, servizi, aree verdi e agricole) distribuite lungo una spirale abitabile che favorisce mobilità pedonale, biodiversità e microclimi differenti. Collocata vicino a fonti rinnovabili, la torre diventa un nuovo modello urbano verticale immerso nella natura.

Legno massiccio (mass timber) e CLT

Uno dei trend più interessanti è il ritorno dell’uso del legno, ma con tecnologie moderne. Il CLT (cross-laminated timber) e altri tipi di legno massiccio permettono di costruire edifici alti, riducendo però l’impatto ambientale rispetto al cemento e all’acciaio.

Alcune ricerche mostrano che il legno non solo trattiene carbonio durante la sua vita, ma rende anche la costruzione più veloce, perché molti pezzi sono prefabbricati. Un esempio è il progetto W350 (di Nikken Sekkei e realizzato dalla società Sumitomo Forestry) in Giappone, che punta a costruire una torre di 350 metri e 70 piani fatta quasi tutta in legno: quando sarà completata (si stima nel 2041), rappresenterà un traguardo importante per l’uso del legno nelle costruzioni di grande altezza.

Il grattacielo Ascent MKE nel Wisconsin (USA), 25 piani, ad oggi l’edificio ibrido in legno più alto del mondo.

Ascent MKE è un complesso residenziale in legno massiccio di 25 piani a Milwaukee, il più alto al mondo nel suo genere. Con 259 appartamenti, OLTRE 32.000 mq, include anche spazi per uffici e ristorazione. Aperto nel 2022, ha ottenuto nel 2024 la certificazione LEED v5 O+M Silver per i propri obiettivi di decarbonizzazione lungo l’intero ciclo di vita dell’edificio.

Il progetto utilizza prodotti in legno ingegnerizzato, come il cross-laminated timber, scelti inizialmente per motivi estetici ma poi riconosciuti per i vantaggi in termini di sottrazione di carbonio, rapidità e pulizia del cantiere e rinnovabilità del materiale. Il team, composto da esperti di sostenibilità, ha contribuito fin dall’inizio alla realizzazione. La posizione dell’edificio vicino a trasporti pubblici e servizi essenziali rafforza la strategia di riduzione delle emissioni, (l’equivalente di 2.400 auto rimosse dalla circolazione in un anno).

Sistemi strutturali ibridi e full timber

Due approcci prevalgono nella costruzione di grattacieli in legno: sistemi ibridi, core centrale in calcestruzzo o acciaio per garantire rigidezza torsionale e resistenza al fuoco, abbinato a solai e telai perimetrali in CLT/glulam (tavole di legno incollate tra loro con adesivi resistenti).

Questa soluzione riduce le masse, migliora il comportamento dinamico e semplifica la resistenza ai carichi orizzontali; sistemi full timber, che adottano un core in CLT massiccio o controventi in legno lamellare incollato. È un approccio più sperimentale, ma consente una riduzione significativa dell’impronta di carbonio.

Prefabbricazione avanzata e montaggio a secco

La costruzione delle torri in legno è basata su una prefabbricazione ad alta precisione, con pannelli di grandi dimensioni preforati (fino a 3 × 15 m). Questo permette montaggi rapidissimi e meno personale in cantiere, riduzione degli errori geometrici, minor interferenza con il contesto urbano.

Inoltre, le connessioni a secco (giunzioni metalliche, viti autofilettanti ad alta capacità, piastre nascoste) sono progettate per dissipare energia e facilitare sostituzioni locali.

Performance al fuoco: il ruolo della carbonizzazione

Il legno massiccio presenta un comportamento prevedibile al fuoco: la superficie esterna carbonizza creando uno strato protettivo che rallenta la propagazione della temperatura.

Le normative più recenti permettono soluzioni senza rivestimenti aggiuntivi, se la sezione residua garantisce la portanza per la durata richiesta. Ma nei grattacieli si ricorre anche a core in materiale non combustibile, compartimentazioni verticali e orizzontali rafforzate, sistemi impiantistici integrati per la rilevazione e il controllo del fumo.

Involucro, protezione e durabilità

La durabilità del legno in altezza si basa sulla separazione tra struttura e involucro: facciate ventilate, strati di controllo dell’umidità ad alte prestazioni, dettagli costruttivi che impediscono ristagni d’acqua.

Il risultato è un sistema “a parasole”, dove il legno rimane protetto ma comunque ispezionabile.

Sostenibilità e ciclo di vita

Il legno ingegnerizzato consente un notevole stoccaggio di CO₂ e un impatto ambientale inferiore rispetto a acciaio e calcestruzzo, soprattutto se approvvigionato da foreste certificate. La progettazione disassemblabile facilita futuri riusi dei componenti.

Hermann Kamte & Associates, studio camerunense fondato da Herman Kamte, ha presentato il primo grattacielo in legno in Africa, Lagos’s Wooden Tower, vincitore del WAFX Prize nella categoria Cultural Identity nel 2017. La torre è situata a Ikoyi, sull’isola di Lagos, in Nigeria, su un complesso esistente (“Abebe Court”) e si sviluppa in tre blocchi di sei piani ciascuno, ciascuno ispirato a simboli tribali Yoruba. L’intera struttura è realizzata con sistema LVL (Laminated Veneer Lumber), un legno microlamellare composto da sottili fogli di piallaccio incollati parallelamente, che offre alta resistenza e stabilità, ideale per travi, colonne e pannelli. Gli spazi comuni e le terrazze verdi offrono aree ricreative, microclima urbano e bellezza estetica. Il tetto è un’area vivibile con giardino e ristorante. Il progetto mira a migliorare la qualità della vita a Lagos, la città più popolosa dell’Africa (16 milioni di abitanti), combinando sostenibilità, cultura e innovazione urbana.

Calcestruzzo ad alte prestazioni e auto-rigenerante

Il calcestruzzo, materiale chiave per le costruzioni verticali, ha continuato a evolversi. Oggi si impiegano formulazioni di calcestruzzo ad alte prestazioni (High-Performance Concrete, HPC) arricchite con additivi, ceneri volanti o componenti riciclati, che permettono di diminuire le emissioni di CO₂ e di aumentare la resistenza nel tempo.

Ancora più all’avanguardia è il calcestruzzo “auto-rigenerante”, in grado di sigillare autonomamente le microcrepe attraverso reazioni chimiche interne o grazie all’azione di microrganismi integrati nella miscela. Questo comportamento prolunga la durata dell’opera e limita gli interventi di manutenzione.

Il grattacielo “The Island” di MVRDV, costruito a Taiwan nel 2024 (9000 mq) e ispirato allo stile di Gaudí, adotta una tecnica basata su linee morbide e forme naturali. La sua facciata è particolare perché rivestita con tegole o piastrelle che richiamano l’architettura organica e aiutano a mantenere stabile la temperatura interna. La struttura principale è in calcestruzzo, mentre le superfici curve sono ricoperte da materiali ceramici o compositi, con un’attenzione speciale alla sostenibilità e all’armonia con il paesaggio. L’elemento davvero caratteristico dell’edificio è proprio il rivestimento: le piastrelle, ispirate alle opere di Gaudí come Casa Batlló, non hanno solo un ruolo estetico, ma migliorano anche l’isolamento termico e regolano la luce solare, adattandosi perfettamente alle forme sinuose della torre. “The Island” si caratterizza anche per il paesaggio verde verticale reso possibile dai balconi arrotondati.

Acciaio avanzato e strutture a diagrid

L’acciaio è ancora un materiale fondamentale per costruire grattacieli, ma oggi viene usato in modi più moderni e rispettosi dell’ambiente. Si utilizzano leghe molto resistenti che permettono di usare meno acciaio senza perdere forza e flessibilità. Tra le strutture più efficienti c’è il sistema “diagrid”, cioè una rete di travi diagonali che copre l’esterno dell’edificio. Questo tipo di struttura aiuta a gestire meglio le forze orizzontali, come quelle provocate dal vento o dai terremoti, rispetto ai classici telai fatti di colonne e travi dritte. Il sistema diagrid (griglia diagonale) impiega travi inclinate intrecciate al posto delle tradizionali colonne verticali. In questo modo si ottengono strutture più leggere, con un minore consumo di materiali e ampi ambienti interni privi di sostegni intermedi.

Sul piano strutturale garantisce ulteriori benefici: una distribuzione più efficiente dei carichi, sia verticali che orizzontali, e una maggiore resistenza all’azione del vento e alle sollecitazioni laterali. Dal punto di vista estetico, la trama diagonale diventa un segno caratteristico: molti edifici la mantengono a vista sulla facciata, trasformando l’ossatura strutturale in un vero e proprio elemento architettonico, non soltanto tecnico.

Sistemi di smorzamento e dispositivi antivibranti

Per aumentare la stabilità e la sicurezza degli edifici, soprattutto quelli molto alti, si usano sistemi che riducono le vibrazioni, come i tuned mass damper (TMD). Si tratta di grandi pesi che si muovono in direzione opposta alle oscillazioni della struttura, così da diminuirne l’effetto. Oggi questi dispositivi sono diventati fondamentali nella progettazione di grattacieli soggetti a forte vento o possibili scosse di terremoto.

Presente e futuro dell’edilizia in verticale

Secondo una recente ricerca di PlanRadar, piattaforma per la documentazione, la comunicazione e la reportistica digitale nei progetti edilizi, nel 2026 il settore delle costruzioni entrerà in una fase di piena integrazione del digitale nei processi quotidiani, passando dalla semplice adozione tecnologica a una vera “disciplina digitale” e questo interesserà anche la progettazione e realizzazione di grattacieli.

L’intelligenza artificiale sta già offrendo benefici concreti, come riepiloghi automatici e controlli documentali, ma rimane limitata dalla scarsa disponibilità di dati strutturati. Tre grandi trend recenti hanno influenzato il comparto: carenza di materiali, nuove norme europee su tracciabilità e sostenibilità, e mancanza di personale qualificato. Queste dinamiche hanno causato aumento dei prezzi delle abitazioni e dei costi di costruzione, generando pressioni sull’intero settore.

Le nuove normative italiane, come il Decreto-legge 159/2025, introducono incentivi per la sicurezza e rafforzano i controlli negli appalti, mentre cresce il peso delle politiche ESG, dato l’importante impatto ambientale degli edifici. Il 2026 rappresenta quindi un punto di svolta: l’integrazione strutturata di dati, automazione e piattaforme digitali diventerà cruciale per garantire conformità, velocizzare i processi e migliorare la redditività lungo l’intero ciclo di vita degli edifici.

Prefabbricazione, robotica e stampa 3D

I sistemi costruttivi moderni puntano molto sui “pezzi fatti in fabbrica”. Parti come muri, pavimenti e strutture vengono preparate prima e poi montate velocemente sul posto, così si risparmia tempo e si riducono gli sprechi. Anche i robot stanno entrando sempre di più nei cantieri: ci sono macchine mobili molto precise, controllate da modelli digitali, che aiutano nelle operazioni più delicate. Inoltre si sta diffondendo la stampa 3D con il cemento, che permette di creare direttamente in cantiere forme difficili o molto costose da ottenere con i metodi tradizionali, generando meno scarti.

Superfici adattive e componenti energetiche

Negli edifici di nuova generazione, l’involucro non svolge più solo una funzione protettiva: pareti vetrate e serramenti stanno assumendo un ruolo dinamico.

I vetri a regolazione intelligente possono modificare il loro livello di trasparenza per controllare quanta luce e calore entrano, aumentando il benessere interno e riducendo i consumi. Allo stesso tempo, i sistemi vetrati fotovoltaici incorporano celle solari direttamente nei pannelli, consentendo ai grandi edifici di produrre energia elettrica attraverso le proprie superfici trasparenti.

Materiali compositi avanzati

Si stanno studiando nuove generazioni di materiali compositi, come i polimeri armati con fibre (FRP), caratterizzati da un peso ridotto, elevata robustezza e ottima resistenza agli agenti corrosivi. Tali soluzioni vengono impiegate per migliorare la capacità portante di elementi in calcestruzzo o come strati strutturali aggiuntivi.

Tra le opzioni più interessanti spicca anche la fibra di carbonio, apprezzata per il suo straordinario rapporto tra leggerezza e resistenza e per la lunga durata nel tempo, qualità che ne hanno già favorito l’adozione nel rinforzo di componenti fondamentali in alcune costruzioni di grande altezza.

Gli Schieblocks di Rotterdam (MVRDV), il più grande edificio privato per uffici attualmente in costruzione nei Paesi Bassi (47.000 mq), è l’opportunità per fare una riflessione su come sono cambiati i materiali impiegati nei grandi edifici come i grattacieli. The Bluezone Offices è un edificio non molto alto, rispetto ad altri che lo circondano (61 metri) e lungo quasi 150 metri che ospiterà uffici, attività commerciali al piano terra, un ristorante e spazi per eventi ai piani superiori. Il design suddivide la massa in blocchi colorati che richiamano elementi storici e culturali di Rotterdam, rendendo l’edificio rappresentativo dello spirito della città. La struttura è divisa in quattro sezioni orizzontali, che si articolano in 11 nuovi “Schieblocks”, con i blocchi superiori sagomati per evitare ombre sulle abitazioni vicine. I blocchi si ispirano a elementi storici e artistici locali, come finestre a bovindo, colori della città e riferimenti a edifici iconici, ma adottano materiali innovativi: mattoni riciclati e facciate con pannelli fotovoltaici integrati (BIPV) per ridurre le emissioni di carbonio. I piani terra sono trasparenti e ospiteranno servizi pubblici come concept store, panetteria e bike café, oltre a un parcheggio sotterraneo da 230 posti.

Strategie strutturali e metodologiche: aerodinamica e geometria ottimizzata

Non solo i materiali, ma anche la configurazione stessa degli edifici rappresenta oggi un campo di sperimentazione. Attraverso analisi aerodinamiche sofisticate e modelli digitali, i progettisti danno vita a torri dalla silhouette sinuosa o ricurva, pensate per attenuare l’impatto delle correnti atmosferiche.

L’Oasia Hotel, situato nel distretto finanziario di Singapore, è un progetto innovativo che reinterpreta il concetto di grattacielo nei climi tropicali. Progettato dallo studio locale WOHA, l’edificio unisce spazi interni ed esterni, creando una torre permeabile e verdeggiante alta 190 metri, con quattro grandi aree all’aperto: tre verande ai piani 6, 12 e 21 e una terrazza al 27° piano, circondata da una schermatura in rete metallica rossa che gradualmente verrà ricoperta da 21 specie di piante rampicanti. Il progetto combina giardini sospesi, ventilazione naturale e spazi pubblici distribuiti lungo la torre tramite un «approccio a sandwich», massimizzando l’uso del suolo ridotto.

Gli interni e il design dei giardini cielo sono curati dalla designer Patricia Urquiola, che ha creato piscine dai caratteri diversi: una in palestra al sesto piano, una elegante al 21° piano e una sul tetto, nascosta dalla vegetazione per garantire intimità e relax lontano dalla città.

Integrazione digitale e monitoraggio in tempo reale

I grattacieli del domani saranno intelligenti: dotati di sensori integrati in grado di monitorare vibrazioni, deformazioni, temperatura e umidità. Questi dati vengono trasmessi a sistemi di gestione che possono intervenire automaticamente, ad esempio attivando ammortizzatori, oppure segnalare quando è necessaria manutenzione. Il modello digitale BIM (Building Information Modeling) è già una realtà ed è ormai essenziale: ogni elemento strutturale e ogni giunzione sono rappresentati in forma digitale, facilitando la produzione prefabbricata, l’organizzazione del cantiere e la manutenzione nel tempo.

Realtà e fantascienza

Nonostante il notevole potenziale di queste tecnologie, esistono diverse sfide e limiti da considerare. I costi iniziali rappresentano uno dei principali ostacoli: materiali avanzati come il FRP o il carbonio sono piuttosto costosi e la prefabbricazione robotica comporta ingenti investimenti in infrastrutture digitali e macchinari specializzati.

A questo si aggiunge il problema delle normative e dei codici edilizi, poiché in molti paesi non esistono ancora regolamenti pienamente aggiornati per la costruzione di grattacieli in legno o per sistemi complessi come le vasche di smorzamento sofisticate.

La resistenza al fuoco costituisce un ulteriore punto critico: sebbene il legno massiccio abbia un comportamento prevedibile durante la combustione, è necessario seguire processi di certificazione molto rigorosi per garantire la sicurezza. Infine, la manutenzione e la durabilità rappresentano un aspetto fondamentale, perché anche materiali “intelligenti” o compositi richiedono interventi specifici, attenzione costante e competenze tecniche avanzate per preservarne l’efficacia nel tempo.

Vernacular Versatility (di Yong Ju Lee, architetto di Seul) ha vinto l’eVolo Skyscraper Competition 2014. Selezionato tra 525 progetti provenienti da 43 paesi, il progetto reinterpreta l’architettura tradizionale coreana in un grattacielo contemporaneo a uso misto. L’Hanok è definito come l’opposto della casa occidentale e sinonimo di abitazione in stile coreano. È caratterizzato da una struttura lignea e da tetti in tegole; il bordo curvo del tetto crea un forte gesto formale e la sua lunghezza può essere regolata per controllare l’ingresso della luce solare. La struttura in legno resta visibile sia all’interno che all’esterno. L’elemento strutturale principale è il giunto ligneo Gagu, situato sotto il tetto, dove colonna, trave e architrave si uniscono senza l’uso di chiodi: storicamente, questo sistema costruttivo è stato sviluppato solo in orizzontale e applicato a case di un solo piano, oggi, grazie ai software di modellazione avanzati, esistono nuove possibilità per applicare questo sistema tradizionale a edifici alti e complessi. Vernacular Versatility apre così un nuovo capitolo, portando una tradizione secolare nel presente con intelligenza e raffinatezza contemporanee.

FAQ Tecnologie grattacieli

Quali sono i materiali più innovativi utilizzati oggi per costruire grattacieli sostenibili?

I materiali principali sono il legno massiccio ingegnerizzato (CLT, glulam, LVL), il calcestruzzo ad alte prestazioni e auto-rigenerante, gli acciai avanzati e i materiali compositi come FRP e fibra di carbonio. Ognuno contribuisce a ridurre peso, emissioni e consumi energetici e a migliorare resistenza e durabilità.

Perché il legno sta diventando così importante nell’architettura verticale?

Il legno ingegnerizzato permette di stoccare CO₂, riduce l’impatto ambientale rispetto a cemento e acciaio e consente una prefabbricazione rapida e precisa. Le moderne tecniche antincendio e i sistemi strutturali ibridi rendono possibile realizzare edifici alti e sicuri, come l’Ascent MKE o il W350 in Giappone.

In che modo le nuove tecnologie digitali stanno cambiando la costruzione dei grattacieli?

Strumenti come il BIM (Building Information Modeling), i sensori di monitoraggio in tempo reale, la robotica e la stampa 3D stanno rendendo i cantieri più efficienti, riducendo errori e tempi di costruzione. Secondo le tendenze attuali, dal 2026 i processi digitali diventeranno una “disciplina” strutturata e imprescindibile per il settore.

Quali sono le principali sfide per l’adozione di queste tecnologie avanzate?

Tra gli ostacoli ci sono i costi elevati dei materiali e delle infrastrutture digitali, la mancanza di normative aggiornate, soprattutto per i grattacieli in legno, e la necessità di competenze tecniche specializzate. Anche la manutenzione di materiali innovativi e sistemi intelligenti richiede standard più elevati e maggiore controllo.

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