Intervista a Massimo Majowiecki, Responsabile Tende di Cardo e Decumano di EXPO 2015

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Ci racconti come nasce il progetto delle tende su Cardo e Decumano e che percorso progettuale ha portato alla versione del progetto esecutivo.
Durante la fase di progettazione preliminare si è lavorato per conservare nel campo fisico-reale-costruttivo la sensazione “light” dell’immagine “tenda” proposta dall’Ufficio di Piano; altrimenti il passaggio dal virtuale al reale può equivalere al passaggio dal concetto “light” ad un profilo “poor”: dall’Expo all’effetto Bazaar.
Allo scopo di conservare il valore dell’idea progettuale nelle fasi successive di progettazione fino alla realizzazione, è stato necessario in fase di progetto preliminare, oltre che produrre i contenuti regolamentari di legge, effettuare un esame comparativo tra varie alternative strutturali di intuibile affidabilità tecnica e congruità economica. Dopo una serie di simulazioni con computer grafica si è deciso di impiegare una tensostruttura a doppio effetto con la copertura in membrana posta da un lato sui cavi di intradosso e dall’altro sui cavi di estradosso. Questa soluzione garantisce un gradevole effetto estetico di movimento, evita l’effetto “tunnel”, e permette un agevole deflusso dell’aria calda al di fuori del volume coperto dalle tende.
In sintesi la soluzione elaborata fa riferimento alle seguenti richieste progettuali:
• ricerca esaustiva delle caratteristiche formali, artistiche e fisico-chimiche dei materiali membranali;
• “conceptual design” architettonico-tecnologico-strutturale che rispetti l’impostazione “light” ma non permetta il degrado percettivo verso la soluzione “poor”;
• ricerca interattiva di comfort ambientale (parametri di umidità, irradiazione solare, circolazione naturale dell’aria,ecc);
• possibilità di realizzazione di un modulo tipico in scala reale in accordo con lo spirito del “Design assisted by Testing” dell’Eurocodice 1, da sottoporre ad un monitoragggio funzionale e parametrico in ordine a minimizzare le incertezze interpretative nelle fasi progettuali seguenti e incrementare l’affidabilità del processo progettuale e costruttivo.

Ci racconti come si comportano le tende in confronto a condizioni esterne, quali il vento, perché viste dall’esterno, rendono un’immagine molto delicata e leggera.
La tensostruttura è composta da un cavo portante superiore e uno stabilizzante inferiore che ha il compito di resistere all’azione di depressione del vento, questo schema strutturale resistente permette di resistere in maniera molto efficiente alle sollecitazioni delle azioni esterne ottimizzando i pesi della struttura.
Data la particolare leggerezza delle struttura impiegata e la conseguente rilevanza che hanno su di essa l’azione del vento e della neve sono state svolte dal CRIACIV – Centro di Ricerca Interuniversitario di Aerodinamica delle Costruzioni e Ingegneria del Vento – prove sperimentali in galleria del vento e analisi statistiche per determinare l’azione della neve. In galleria del vento la pressione netta sulla copertura è stata misurata con 334 prese di pressione collocate sia all’estradosso che all’intradosso della copertura, le storie di pressione relative ai diversi punti di misura sono state acquisite con un doppio sistema di misurazione opportunamente sincronizzato, in modo da rendere simultanee tutte le storie temporali registrate.
Le prove sono state effettuate su due diverse configurazioni del modello: la prima consiste in un modulo isolato, mentre nella seconda sono stati affiancati due macro moduli standard in modo da valutare le azioni del vento sui moduli disposti “in scia”.
Il carico della neve è stato stimato con vari periodi di ritorno minori di 50 anni attraverso l’analisi statistica di estremo di serie temporali di letture relative alle precipitazioni nevose per il sito di Milano Linate. Dai dati origine sono state estratte due serie di letture: i massimi annuali (serie 1) e i massimi raggiunti in tutte le precipitazioni nevose (serie 2). Relativamente alla serie 1 si è applicato il metodo dei massimi annuali mentre per la serie 2 si è utilizzato un modello di tipo Poisson.

Siamo d’accordo che questa immagine di leggerezza di cui abbiamo parlato, è resa possibile grazie all’uso dell’acciaio. È stato usato un particolare tipo o qualità d’acciaio e perché? Quali sono i prodotti utilizzati?
L’acciaio impiegato per le strutture in carpenteria metallica è del tipo S355 (secondo le EN 10210). Questo acciaio è stato prescritto di sottoclasse J0 per piatti aventi spessore fino a 35 mm e sottoclasse J2 per piatti aventi spessore fino a 65 mm, in modo da garantire un’adeguata resilienza del materiale durante il suo servizio.
Per quanto riguarda le funi sono state impiegate funi spiroidali in acciaio ad alta resistenza zincate a caldo.
Per il materiale della membrana di copertura è stato prescritto un tessuto composito poliestere + PVDF con elevate caratteristiche prestazionali, a bassa trasmittanza ed alta riflettenza solare.
Gli elementi pneumatici in ETFE, impiegati per la copertura dell’ingresso Ovest, sono preassemblati in officina su telai in alluminio e successivamente fissati su carpenteria metallica.
I cuscini sono composti di un layer superiore e di un layer inferiore, serigrafati per garantire adeguato ombreggiamento.

Quali sono le innovazioni tecnologiche di cui ha tenuto conto nella progettazione delle tensostrutture?
I principali aspetti che hanno determinato le scelte progettuali, rendendo necessario lo studio di soluzioni all’avanguardia tecnologica e indagini accurate, sono i seguenti:
• necessità di determinare correttamente la configurazione iniziale equilibrata (Stato 0) delle tensostrutture in funi e calcolo non lineare del sistema strutturale.
Lo stato di configurazione equilibrata iniziale dovuto alla presollecitazione (Stato 0) è stato determinato mediante un programma di calcolo automatico interattivo grafico RETE di Enexsys indirizzato all’analisi geometrico tensionale delle reti di funi.
Il procedimento numerico di risoluzione adottato per il sistema di equazioni non lineari che deriva dall’assemblaggio delle matrici elementari è di tipo semi-incrementale per quanto riguarda i carichi e la non linearità materiale, mentre è di tipo iterativo per quanto attiene alla non linearità geometrica;
• necessità di un buono smaltimento delle acque piovane in modo da evitare il fenomeno del ponding. È importante studiare con cura questo fenomeno perché l’efficacia del sistema di pendenze della membrana è influenzato da fattori difficilmente verificabili analiticamente, come: lo stato effettivo della pretensione nella membrana all’atto del montaggio e la sua evoluzione nel tempo, l’intensità della precipitazione correlata alle reali capacità di smaltimento del sistema di gronde e la presenza contemporanea di fenomeni ventosi che possono momentaneamente, anche solo localmente, modificare la configurazione geometrica della copertura;
• realizzazione di prove sperimentali in galleria del vento in modo da determinare in maniera accurata i coefficienti di pressione e realizzazione di studi statistici per determinare il carico di neve di progetto;
• modellazione termo fluido dinamica indirizzata all’identificazione del livello di comfort eseguita dal Dipartimento di Scienza e Tecnologia dell’Ambiente Costruito del Politecnico di Milano;
Il modello matematico implementato per l’ottimizzazione termo fluidodinamica del sistema di tendaggi utilizzati per la copertura dei camminamenti di Expo è stato costruito mediante l’utilizzo del software di simulazione numerica (Fluent release 6.3). Questo modello utilizza il metodo ai volumi finiti per la discretizzazione del dominio e per la soluzione dei flussi d’aria un sistema di equazioni che governano i flussi in coordinate cartesiane.
In fase preliminare di analisi sono state sviluppate due tipologie di modellazioni su modello bidimensionale dove il primo set di modellazioni è servito per verificare in modo qualitativo la fenomenologia e la geometria del problema mentre il secondo set di modellazioni è servito per verificare in modo quantitativo-qualitativo il contributo delle proprietà fisiche e radiative dei materiali costituenti il sistema copertura-suolo.

Expo 2015 ha coinvolto architetti a livello mondiale. Secondo lei, come l’architettura di questa esposizione universale sarà ricordata?
Risulta evidente dall’esame dell’impostazione distributiva e funzionale del Masterplan EXPO 2015 definita dall’ufficio di Piano di EXPO, che l’impostazione generale della progettazione sia stata indirizzata dalla consapevolezza di una necessaria tendenza dell’umanità verso la ricerca di soluzioni costruttive eticamente sostenibili, nell’ambito della responsabilità della civiltà tecnologica. Questa filosofia progettuale è coerente con il tema generale della manifestazione espositiva incentrata sull’alimentazione e la ricerca di innovazioni che garantiscano uno sviluppo sostenibile per il pianeta. Le immagini grafiche del Masterplan evidenziano chiaramente l’indirizzo concettuale con l’impostazione “light” della soluzione progettuale, adottando una tipologia-morfologia a tenda che induce nell’immaginario collettivo una sensazione leggera, semplice, quasi arcaica: la tenda, in antitesi con il dominante “Megatrend” delle soluzioni Expo precedenti.

Intervista a Massimo Majowiecki, Responsabile Tende di Cardo e Decumano di EXPO 2015
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