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Arte Con Un Computer (Parte 2)

Sovralimentazione elettrica

 

20 Marzo, 2018 Commenti (3) Ingegneria, Ingegneria Civile Tempo di Lettura:

La Kingdom Tower, il grattacielo più alto del mondo

La Kingdom Tower o Jeddah Tower sarà il grattacielo più alto del mondo, al giorno d’oggi rappresenta l’avanguardia dell’ ingegneria. La torre una volta ultimata sarà alta ben 1001 m, ben 171 m in più dell’ attuale grattacielo più alto del mondo, il celeberrimo Burj Khalifa di Dubai. Negli ultimi anni le opere architettoniche più lussuose e avveniristiche sono state realizzate negli Emirati Arabi Uniti, stato del sud-est della penisola araba, invece la Kingdom Tower sorgerà nella città di Jeddah in Arabia Saudita.

 

10 gennaio 2015 (12° piano)                                    11 gennaio 2016 (31° piano)                                       7 luglio 2016 (44° piano)

 

I lavori sono iniziati l’1 aprile 2012 e la fine è prevista nel 2018-2019 circa.

Il sostenitore di questo progetto è il principe saudita Al-Waleed bin Talal,   nipote di re Abdullah e noto come l’uomo arabo più ricco del Medio Oriente, con la KHC (Kingdom Holding Company) nella parte di promotrice e proprietaria dell’opera, lo studio incaricato della progettazione è Adrian Smith e Gordon Gill Architecture (AS+GG) di Chicago (USA), lo stesso architetto che ha disegnato il Burj Dubai. La costruzione è stata affidata alla Saudi Binladin Group di Jeddah. Il costo dell’ opera è di circa 1.23 mld di dollari. L’ente finanziatore, la Jeddah Economic Company (JEC) è riuscita a mettere insieme le quote necessarie per il finanziamento con le percentuali suddivise tra la Saudi Binladin al 16,66%, la KHC al 33,35%, Abrar Holding Company al 33,35%, Abdulrahman Hassan Sharbatly, facoltoso uomo d’affari al 16,67%.

Caratteristiche

L’edificio avrà 200 piani, per la costruzione richiederà l’impiego di mezzo milione di m^3 di cemento e 80.000 tonnellate di acciaio, per un peso previsto di circa 1 milione di tonnellate equamente distribuito attraverso pali spinti nel terreno sottostante. Nel dicembre 2013, l’impresa tedesca Bauer ha completato i lavori geotecnici relativi alle fondazioni per la torre, di tipo indiretto, per via delle difficili condizioni del terreno sottostante, composto da rocce morbide e porose di origine corallina. Le operazioni hanno contemplato la realizzazione di 270 pali trivellati con perforazione a rotazione, di cui 72 aventi diametro 150 cm e profondità 110 m, 154 di diametro 150 cm e lunghezza fra i 49 e gli 89 m e i restanti 44 di diametro 180 cm ed una profondità di 50 m. La platea di fondazione è profonda 60 metri su un’area di circa 7.500 m^2.

 

Fondazione edificio

 

 

L’edificio sorge a nord della città di Jeddah, l’ area circostante la Kingdom Tower sarà conosciuta come Waterfront District e si estenderà su circa 23 ettari collegando percorsi pedonali con aree ricreative, canali e laghetti artificiali, centri commerciali e edifici residenziali, uffici e alberghi di lusso su spazi aperti che includeranno la Tower Plaza con ampia disponibilità di aree per parcheggi sotterranei.

La città di Jeddah è situata nella regione del Hijāz, sulle sponde del Mar Rosso ed è la seconda più grande dell’Arabia Saudita dopo la capitale Riyād. La vicinanza del mare rende la torre soggetta ad un aria salmastra, ricca di salsedine, a tal proposito si utilizza un calcestruzzo impermeabile.

La torre incorporerà un grande nucleo non solo per sostenere la struttura, ma anche per contenere molti dei 59 ascensori ad alta velocità (36 km/h) e dei corpi scala necessari, uno per ciascuno dei 3 bracci. Questo, insieme a un telaio in acciaio integrato e a pareti di taglio, è destinato anche a prevenire il cedimento strutturale in caso di catastrofi ambientali (sisma o alluvioni). Il nucleo triangolare così formato è anche una forma ottimizzata, molto valida a resistere alla torsione indotta dal vento, oltre che a fungere da ottima barriera al fuoco e acustica fra le destinazioni residenziali e terziarie del complesso. Le casserature per i solai potranno essere riutilizzate per via della geometria altamente ripetitiva della torre, e ogni interpiano avrà una luce di 4 m. L’intero progetto strutturale è a cura del colosso d’ingegneria civile statunitense Thornton Tomasetti di New York.

Sfide del progetto

Rendering Kingdom Tower

Una struttura complessa come quella della Kingdom Tower richiede l’utilizzo di materiali dalle caratteristiche ben specifiche, ad esempio l’ utilizzo di calcestruzzo con additivi polimerici utili a garantirne la resistenza agli attacchi salini. Al fine di consentirne il pompaggio in quota, saranno adottate tubazioni speciali da 6 pollici, la cui pressione erogata potrà raggiungere gli oltre 400 bar. È necessario un approvvigionamento continuo di cemento fresco poiché, una volta che il getto ha inizio, di solito non può essere arrestato, pena il rischio di avere “giunti freddi” nella soletta. Questo può indebolire gravemente la struttura, poiché ogni orizzontamento deve sostenere parte del peso sopra di esso. I calcestruzzi ad alta resistenza impiegati raggiungeranno la resistenza cilindra a compressione di 85MPa, mentre l’acciaio per le armature sarà ad aderenza migliorata ad alta resistenza con un diametro massimo fino a 40 mm e una resistenza allo snervamento di 520 MPa. La scelta necessaria di questo tipo di cls, però, creerà alcuni problemi tecnici durante le fase di mescola e a e posa in opera, in quanto tende a solidificarsi dopo appena 2 ore. Da verificare anche le tempistiche giornaliere del getto stesso, che potrà avvenire probabilmente di notte, al fine di ovviare alle alte temperature diurne del deserto, come peraltro accadde per il Burj Khalifa. In secondo luogo, il carico del vento sarà un altro problema per questo edificio gigantesco, tale da indurre ben 27 cambi di sezioni trasversali per contrastarlo, dotando le pareti esterne di superfici inclinate. Normalmente, quando il vento si muove intorno a un edificio può creare vortici simili a tornado, che iniziano a farlo ondeggiare a causa di variazioni di pressione, direzione e velocità, avvicinandosi pericolosamente alla sua frequenza di risonanza.

La torre dovrà essere in grado di sopportare una vasta gamma di temperature, con forti escursioni termiche fra il giorno e la notte, passando dai 134°C rilevabili il 15 Novembre alle ore 15 sulla tettoia della hall a diversi gradi al di sotto dello zero durante la notte. L’orientamento in pianta è stato adeguato per avere un’ala che punti verso la Mecca, e comunque col fine ultimo di ridurre il carico solare globale. Altre perplessità sono legate alla sostenibilità ambientale di questo gigante delle costruzioni, soprattutto per il massiccio impiego del calcestruzzo, materiale notoriamente dal forte carico ambientale: basti pensare che circa 900 kg di CO2 vengono emessi per la realizzazione di ogni tonnellata di cemento.

Gran parte del sollevamento dei materiali da costruzione sarà effettuato da elicotteri, che saranno utilizzabili anche per il trasporto pendolare delle maestranze. Inoltre, i progettisti degli impianti, in particolare circa il trattamento delle acque, degli “sprinkler” e degli impianti domestici dovranno confrontarsi con i limiti alla pressione di esercizio e la capacità, cercando soluzioni alternative, così come per gli impianti di risalita, vincolati dal peso dei cavi e dal motore che hanno grosse difficoltà oltre la quota di 570 metri d’altezza.

Design

La torre ha una forma studiata per ridurre al massimo il carico dovuto al vento che è la forza principale,  data l’estensione in altezza e la sua locazione nelle vicinanze del Mar Rosso e del Creek Obhur, la velocità del vento ad altezze di 1 km dalla superficie del terreno è elevata e rappresenta un fattore di grande impatto sulla progettazione strutturale della torre stessa, il modello provato nella galleria del vento mette in evidenza problematiche che servono a raffinare il progetto evitando possibili sottovalutazioni di fenomeni riscontrabili in futuro.

Design della base dell’edificio

Il design aerodinamico della Kingdom Tower, la cui sezione di piano sarà trilobata con angoli di 120° fra i 3 bracci, ridurrà i carichi del vento prevenendo i fenomeni detti di “wind vortex shedding”, oltre all’inserimento di un gigantesco “damper” per smorzarne le oscillazioni. Di certo, lo spessore dei pannelli vetrati di facciata aumenterà verso i piani più elevati della costruzione, sebbene verrà ridotta la superficie a vela in sommità e resa asimmetrica l’altezza dei 3 petali. Intelligentemente, gli stessi progettisti hanno pensato di sfruttare queste grandi correnti d’aria al fine di raffrescare naturalmente la torre, convogliandone l’aria più fredda dalla sommità dell’edificio (ove tale carico è maggiore) ai piani sottostanti. La condensa prodotta da questo impianto di condizionamento potrà essere riciclata per l’irrigazione ed altri usi igienici.

 

Dinamica del vento

 

Una particolarità sarà la terrazza all’aperto di 30 metri di diametro al livello 157, inizialmente concepita come eliporto, ma subito scartata per evitare problemi nell’atterraggio, oltre che d’inquinamento, è ora usufruibile dai proprietari di quel piano attico e servirà anche come terrazza ombreggiante per i piani sottostanti. La  Kingdom Tower è stata orientata in modo che le facciate non abbiano diretta esposizione al sole, le tre facciate d’ingombro sono orientate in modo tale che l’asse di allineamento evita l’esposizione frontale della luce del mattino e del pomeriggio.   Per evitare costose spese di raffreddamento dell’edificio si pensa di sfruttare il principio, come successo per il Burj a Dubai,  della densità dell’aria che, nei piani bassi è gravata dall’influsso calorico del deserto, mentre ai piani alti, vista la notevole altezza della torre, essendo l’atmosfera rarefatta e di molti gradi inferiore rispetto al suolo, s’innesca autonomamente una circolazione naturale facendo precipitare verso il basso l’aria fredda, mentre l’aria calda al contrario dal basso risale verso l’alto.

Terrazza 157° piano

 

Suddivisioni spazi

In totale la struttura prevede 200 piani, di cui 160 abitabili, i restanti saranno piani necessari per i servizi e le installazioni meccaniche, elettriche e antincendio (MEP), 50 i piani in più rispetto al Burj Khalifa di Dubai.   L’edificio sarà destinato a ospitare alberghi di lusso, uffici di prestigio, appartamenti e condomini di alta classe con una vista dai tre lati sulla città di Jeddah e il Mar Rosso, dove si estenderanno alcune delle vie navigabili e il porto che sarà costruito attorno ad esso. Questa costruzione sarà un volano per l’economia della zona, a partire dall’incremento notevole di valore che subiranno tutti i terreni e le costruzioni nelle vicinanze e a nord di Jeddah, previsti circa 4 milioni di visitatori l’anno con l’interesse ad alloggiare negli alberghi vicini e visitare i vari centri commerciali e le altre attrazioni della zona circostante con un sicuro ritorno di utili per gli investitori impegnati nella realizzazione dell’area circostante su un modello concepito sullo stesso stile del Burj, visti i positivi risultati ottenuti.

Bibliografia:

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3 Responses to La Kingdom Tower, il grattacielo più alto del mondo

  1. Aurelio ha detto:

    Ciao, mi daresti un rapido chiarimento sui “giunti freddi”: cosa si indica con questa espressione, e perché questo fattore sarebbe rischioso per la struttura?

    • Alessio Brunetti ha detto:

      Ciao Aurelio sono contento che abbia letto il mio articolo e sono lieto di risponderti. Quando si realizzano strutture di grandi dimensioni in cemento armato è necessario effettuare più getti. Questa operazione è dovuta al fatto che il calcestruzzo durante la fase di presa (idratazione) genera reazioni esotermiche, in pratica libera calore, se la quantità gettata è troppa si raggiungono temperature elevate che compromettono la resistenza del manufatto finale. Detto ciò per GIUNTO FREDDO si intende una discontinuità indesiderata tra gli strati di calcestruzzo gettati in tempi diversi in pratica non c’è la necessaria aderenza tra i vari strati. Ecco spiegato perchè è rischioso per la struttura.

  2. Marcello Mangano ha detto:

    Salve a tutti, sono mesi che faccio ricerche riguardo le strutture sopra elevate quali il Burj Khalifa. Ho notato che le fondazioni, sotto la base stessa, distribuiscono il peso con una base a forma di Y, con i centri dei rami con angoli di 120° uno dall’altro. Ma la mia perplessità più grande, resta il carico concentrato in queste tre zone che potrebbero “tagliare” il suolo e farlo sprofondare. Quali accorgimenti di ingegneria strutturale sono stati presi per distendere il carico della torre sotto la superficie oltre i 50 m di profondità? Come sappiamo, maggiore è la superficie di distribuzione, minore è il carico supportato sulla colonna di terra, che supporta l’intero peso. Potete farmi avere quale informazione riguardo lo stato di distribuzione dei carichi dalla superficie all’ apice di profondità delle fondazioni, e se queste hanno un anglo d’inclinazione per la distribuzione del peso? Nelle foto si vedono le fondazioni del Burj Khalifa e le immagini che spiegano l’aerodinamica facendo ipoteticamente riferimento alla stessa dinamica che avrebbe il successore.
    spero in informazioni valide.

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