STRUTTURE APPESE ANTISISMICHE

 

Queste nuove strutture sono quindi dei sistemi antisismici in cui il TMD è lo spazio abitato stesso che compartecipa ai movimenti del telaio esterno a cui è appeso e insieme smorzano i movimenti l’uno con l’altro. Le funi inferiori fungono da funi stabilizzanti smorzando il movimento. In pratica è un sistema auto smorzante che fa forza sui soli elementi strutturali senza l’interposizione di smorzatori elastomerici o pistoni idraulici che richiedono nel tempo manutenzione costante o eventuali sostituzioni.

Il telaio esterno può fungere da struttura per l’aggancio di frangisole verticali sul fronte oppure per l’installazione di pannelli fotovoltaici. In linea con i criteri di leggerezza e di innovazione della struttura il corpo della casa, così come pure quello della chiesa è pensato realizzato in pannelli prefabbricati di alluminio e legno a costituire una struttura nella sostanza montata a secco senza getti di cemento in cantiere.


IL GRATTACIELO TENSOSTRUTTURA

La sintesi dell’idea che abbiamo esposto per la casa appesa è la torre appesa che si propone per l’EXPO di Milano. E’ una torre “fattoria verticale” con esposizione al pubblico dei concetti inerenti alla fattoria verticale a clima controllato. E’ alta circa 200mt. La tensostruttura costituente il corpo abitato della torre è realizzata in trama di acciaio (una di rete di funi bidirezionale) rivestita in pannelli prefabbricati e isolati e vetro ed è appesa in sommità con funi di 20cm di diametro e stabilizzata con funi laterali da 6cm. Il telaio esterno è realizzato in acciaio a cassoni vuoti e oltre alla funzione portante ospita all’interno dei suoi elementi sia verticali che orizzontali gli ascensori dell’edificio.

Anche questa struttura è pensata come un grande meccano prefabbricato con principi di prefabbricazione molto spinti.

L’ideatore
del vertical farming è Dickson Despommier, professore di Scienza della Salute ambientale alla Columbia University di New York. Secondo le sue stime un palazzo grande come un isolato, e alto 30 piani, potrebbe sfamare tra le 10.000 e le 50.000 persone l’anno. Sempre secondo Despommier, il vertical farming potrebbe essere la soluzione a molti dei problemi ambientali di oggi, ad esempio riducendo sensibilmente le emissioni di CO2 legate alla produzione del cibo.


La torre potrebbe essere il simbolo dell’EXPO 2015 di Milano, la prima Vertical Farm al mondo. Si tratterebbe di grattacielo “verde”, al cui interno si potranno coltivare prodotti agricoli biologici da distribuire in un centro commerciale costruito al piano terra. Grazie alle colture idroponiche (acqua e nutrienti minerali) si potrebbe fare a meno della terra e i raccolti sarebbero più ricchi e protetti dagli eventi atmosferici e dai parassiti illuminati sia da luce artificiale che naturale.


 

Suggestionato dalle vicende del terremoto in Abruzzo ho cominciato a pensare a come mitigare l’azione del terremoto facendo forza (o debolezza, forse meglio..) sulla sola struttura dell’edificio senza l’interposizione di elementi smorzanti come isolatori o smorzatori che tanto sono saliti alla ribalta in questi ultimi tempi (ricordiamo come l’Italia sia comunque uno dei maggiori utilizzatori di queste tecnologie nel mondo).

Questo sia perché gli apparecchi smorzanti sono degli apparati tecnologici che vanno monitorati nel tempo da tecnici specializzati ed eventualmente sostituiti perché l’edificio in elevazione è dimensionato in conseguenza del loro perfetto funzionamento. Un’altra ragione è di fare in modo che la vocazione antisismica degli edifici che si propongono sia resa comprensibile dall’aspetto architettonico della costruzione in modo chiaro e non relegata e nascosta nell’interrato o nelle intercapedini come accade invece ora.

Con questa proposta la struttura stessa dell’edificio fornisce le risorse di smorzamento necessarie nei confronti dell’azione sismica e non ha bisogno di una particolare manutenzione specializzata o di sostituzioni di sue parti nel tempo per lo meno riguardo a quelle necessarie per la normale edilizia del nostro territorio.












La ricerca della leggerezza in architettura ha da sempre costituito un obiettivo da raggiungere fin dagli albori delle costruzioni. L’esigenza è tanto più sentita oggigiorno per le note questioni ecologiche (perché alla leggerezza corrisponde spesso un risparmio e un’ottimizzazione del materiale).

Le ragnatele e i bachi da seta orditi tra i rami degli alberi sono esempi illuminanti in questo senso.












Questo studio vuole però legare l’aspetto immateriale ed etereo della costruzione ad una sua resistenza nei confronti dell’azione sismica. Come si sa infatti, per opporsi al terremoto serve più elasticità che rigidezza per poter, come diceva Wright, “familiarizzare” con esso.  Dal punto di vista tecnico l’azione sismica produce un’accelerazione che agisce su una massa e tanto più grande è quest’ultima e tanto più l’azione è grande. In altri termini, più la struttura è flessibile (con un alto periodo proprio di ritorno) e tanto minore è l’azione che agisce su di essa.


Nelle strutture alte, tipicamente i grattacieli o anche nelle torri per comunicazioni o nelle alte ciminiere è uso utilizzare una massa accordata per smorzare le vibrazioni indotte dal vento o dal sisma.

Il sistema si chiama TMD (tuned mass dumper)ed è stato per la prima volta introdotto come concetto da Frahm nel 1909 come sistema per ridurre il rollio delle navi e la teoria matematica è stata invece impostata da Den Hartog nel 1940.



Tutti abbiamo un tmd in casa, per esempio nella nostra lavatrice, in cui la presenza di una massa su molle permette di controbilanciare lo spostamento dell’elettrodomestico durante la fase di centrifuga. Nel nostro caso abbiamo le funi superiori portanti (funi traenti) che portano il peso della costruzione e le funi inferiori e laterali, nel caso dell’applicazione a torre, che fungono da funi stabiliz
zanti e che smorzano il movimento in opposizione di fase a quello del telaio esterno portante (supposto in acciaio in cassoni scatolari) a cui la costruzione è appesa.

In genere lo smorzatore a massa accordata è costituito da una massa più piccola collegata ad una massa più grande attraverso una molla e un dissipatore visco-elastico che ne attenua i movimenti. Nel caso delle nostre strutture il ruolo classico viene ribaltato nel senso che la massa smorzante è costituita dall’involucro abitato che partecipa insieme al telaio esterno ai movimenti sismici smorzandosi l’uno con l’altro.

La prima applicazione del prinicipio appena enunciato che ho pensato è stata quella di realizzare una piccola chiesetta da erigersi per le nuove urbanizzazioni e nuclei abitati post-sismici abruzzesi, una cappella in memoria delle vittime del terremoto. In questo progetto si accede al piano sospeso della sala liturgica attraverso una rampa che si appoggia da una parte sul pilone del telaio esterno che reca al suo interno l’ascensore per l’accesso ai disabili.